دکتر سعیده ‌هاشمیان

 استاد مشاور:

دکتر محمد حسین مسلمین

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

فهرست مطالب

عنوان             صفحه

چکیده 1

فصل اول: مقدمه. 2

1-1- هتروسیکل‌ها 3

1-2-طبقه‌بندی ترکیبات هتروسیکل.. 3

1-2-1- هتروسیکل‌های غیر آروماتیک‌…. 3

1-2-2- هتروسیکل‌های آروماتیک…. 3

1-3- کاربردهای هتروسیکل.. 4

1-4- ترکیبات هتروسیکل مشتق شده از بنزن. 4

1-5-پیریدین.. 4

1-5-  2-پیکولین.. 6

1-5-1-روش‌های تهیه 2-پیکولین.. 6

1-5-2- کاربردهای 2- پیکولین.. 6

1-5-3- تاثیر 2-پیکولین بر سلامتی بشر. 6

1-5-4-  تاثیر2-پیکولین بر محیط زیست… 7

1-6-منعقدکننده ها 7

1-7-پلی الکترولیت… 7

1-7-1-پلی الکترولیت بدون بار. 8

1-7-2-پلی الکترولیت آنیونی.. 8

1-7-3-پلی الکترولیت کاتیونی.. 8

1-8-کاربرد. 8

1-9-مکانیسم منعقد سازی.. 9

1-10-انتخاب نوع پلی الکترولیت مناسب… 9

1-11- پلی اکریل آمید. 9

1-12- ﺟﺬب ﺳﻄﺤﯽ.. 10

1-12-1-ﺗﻌﻮﯾﺾ ﯾﻮﻧﯽ.. 11

1-12-2-ﮐﺮوﻣﺎﺗﻮﮔﺮاﻓﯽ.. 11

1-12-3-ﺟﺬب ﺳﻄﺤﯽ.. 11

    1-12-4-اﺳﺎس ﭘﺪﯾﺪه ﺟﺬب ﺳﻄﺤﯽ.. 12

1-13-انواع جذب سطحی.. 13

1-13-1-جذب فیزیکی یا جذب واندروالس…. 13

1-13-2-جذب شیمیایی یا جذب سطحی فعال شده 13

1-14- ﺗﻌﺎدل ﻣﻨﺤﻨﯽ ﻫﺎی ﻫﻤﺪﻣﺎی ﺟﺬب… 14

1-15- اﻧﻮاع ﻣﻨﺤﻨﯽ ﻫﺎی ﻫﻤﺪﻣﺎ 14

1-16-ﻣﺪل ﻫﺎی اﯾﺰوﺗﺮم  15

1-17-مهمترین ایزوترم جذب سطحی.. 16
جستجو در سایت :   


    1-18- سینتیک جذب… 16

1-19-بهینه کردن پارامترهای موثر در سرعت واکنش…. 17

1-19-1- دما 17

1-19-2- سرعت هم زدن. 17

1-19-3- زمان تماس…. 17

فصل دوم: پیشینه پژوهش.. 18

2-1- مقدمه. 19

2-2- مروری بر مطالعات گذشته. 19

فصل سوم: بخش تجربی.. 21

3-1- روش آزمایش…. 22

3-2- مواد مورد بهره گیری 22

3-3- وسایل و دستگاه‌های مورد نیاز 22

3-4- تهیه محلول. 23

3-4-پیکولین.. 23

3-5- روش تهیه جاذب CuTiO3.. 24

            3 -6- روش تهیه کامپوزیت… 24

3-7-اندازه گیری درصد جذب 24

فصل چهارم : نتایج و بحث… 25

     4-1- مطالعه ساختار مدل آلوده کننده و جاذب‌ها 26

4-1-1- طیف IR.. 26

4-1-1-1- طیف IR  2-پیکولین.. 26

4-1-1-2- طیف  FTIR    CuTiO3.. 27

4-1-1-3- طیف  FTIR پلیمر. 27

4-1-1-4- طیف  FTIRکامپوزیت سنتز شده 28

4-1-2- تصویر میکروسکوپی (SEM)………..31

4-1-3-طیف EDX ترکیبات………….34

4-1-4- الگوی XRD  ترکیبات…….35

4-2- بهینه سازی پارامترهای مختلف در حذف 2-پیکولین……….36

4-2-1- اثر مقدار جاذب (m)…………………36

4-2-2- اثر pH……………37

4-2-3- اثر زمان تماس………….39
دانلود متن کامل در سایت sabzfile.com
4-2-4- اثر دما……………..40

4-2-5- اثر غلظت 2-پیکولین……..42

4-3- سینتیک جذب…….43

4-3-1- مطالعه سینتیک جذب2-پیکولین توسط پلیمر….44

-3-2- مطالعه سینتیک جذب 2-پیکولین بر روی CuTiO3…..46

4-3-3- مطالعه سینتیک جذب 2-پیکولین روی CuTiO3+p……47

4-4- ایزوترم جذب…………….49

ایزوترم جذب لانگمویر….49

ایزوترم جذب فروندلیچ……50

4-4-1- مطالعه ایزوترم جذب 2-پیکولین بر روی پلیمر……..50

4-4-2- مطالعه ایزوترم جذب 2-پیکولین روی CuTiO3……52

4-4-3- مطالعه ایزوترم جذب 2-پیکولین روی CuTiO3+p……53

4-5- پارامترهای ترمودینامیکی……….55

4-6- نتیجه گیری…………….58

       منابع و مؤاخذ……….59

چکیده:

آلودگی آب علاوه براینکه باعث نشر بسیاری از بیماری های مختلف می گردد، سلامت و کیفیت منابع محدود آب تمیز را نیز تحت تاًثیر قرار داده ودر بلند مدت صدمات زیادی را بر پیکره توسعهً اقتصادی و اجتماعی جامعه وارد می سازد. از این جهت بازیافت فاضلابها و پسآبهای صنعتی ، بخصوص در کشورهایی که دچار کم آبی یا بی آبی هستند ، اهمیت خاصی پیدا نموده واین روش در حال حاضر در ایران نیز مورد توجه قرار گرفته و بسیاری از صنایع کشور در بازیافت پسابهای صنعتی به مقصود افزایش تولید وایجاد شرایط و فضای توسعه اقدام می نمایند. در این پژوهش، سنتز ایلمینت مس و کامپوزیت آن به همراه پلیمر معدنی پلی اکریل آمید انجام گرفته می باشد و هر سه ترکیب بوسیله XRD٬ SEM و EDX شناسایی شده می باشد. سپس جذب پیکولین روی ایلمینت مس،  پلیمر و کامپوزیت سنتز شده توسط فرآیند جذب سطحی مطالعه گردید. تاثیر پارامترهای مختلف نظیر مقدار جاذب، pH، مدت زمان تماس، دما و غلظت اولیه روی جذب 2-پیکولین از محلول­های آبی مطالعه گردید. جذب به یک ماکزیمم در pH خنثی و زمان تماس 20 دقیقه  رسید. مطالعه سینتیکی نشان داد، اقدام جذب بر روی پلیمر و کامپوزیت از معادله سینتیک درجه دوم تبعیت می­کند اما در ایلمینت مس از معادله درجه اول تبعیت می کند. مدل ایزوتروم فروندلیچ در هر سه جاذب مطابقت خوبی با نتایج تجربی داشت.

مقدمه

1-1- هتروسیکل‌ها

هتروسیکل‌ها، ترکیبات حلقوی هستند که درآن، یک یا چند اتم کربن حلقه با اتم غیر کربن مانند نیتروژن، اکسیژن، گوگرد، یا اتم‌های فلزی و . . . جایگزین شده می باشد. متداول‌ترین ترکیبات هتروسیکل، دارای نیتروژن یا اکسیژن یا هر دوی آن‌ها در ترکیب حلقه هستند.. بسیاری از ترکیبات طبیعی هتروسیکل هستند مانند آلکالوئیدهای موجود در گیاهان و همچنین بسیاری از ترکیبات دارویی مهم مانند آنتی‌بیوتیک‌ها هم جزء هتروسیکل‌ها هستند.

1-2-طبقه‌بندی ترکیبات هتروسیکل

1-2-1- هتروسیکل‌های غیر آروماتیک‌

هتروسیکل‌های غیر آروماتیک، مشتقاتی از سیکلون‌ها هستند. هتروسیکل‌های کوچک مانند مشتقات هتروسیکل سیکلوپروپان‌ها یا سیکلوبوتان‌ها، به علت کشش حلقه، نسبتا واکنش پذیرند، زیرا با انجام واکنش‌های هسته دوستی، دچار بازشدن حلقه شده، از کشیدگی رها می شوند. هتروسیکلون‌های سه ضلعی به علت اندازه کوچک حلقه، واکنش پذیرتر از همتاهای چهار ضلعی خودهستند.

هتروسیکلون‌های با حلقه بزرگتر به علت نبودن کشش حلقه، نسبتا بی‌اثرند و نسبت به هتروسیکلون‌های کوچکتر واکنش پذیری کمتری دارند. اما به هر‌ حال وجود هترو اتم در ساختمان این ترکیبات می‌تواند باعث انجام واکنش‌های خاصی گردد. در این ترکیبات، باز شدن حلقه همراه با کشش پیوند هترو اتم رخ نمی‌دهد، مگر اینکه آغاز به گروه ترک‌کننده خوبی تبدیل شوند.

 1-2-2- هتروسیکل‌های آروماتیک

ترکیباتی مثل هترو‌سیکلوپنتادی ‌ان‌ها، جزو ترکیبات آروماتیکی شش الکترونی طبقه‌بندی می شوند. این ترکیبات، دارای یک واحد بوتادی ان بوده، درحلقه آن‌ها یک هترواتم حامل زوج الکترون‌های تنها هست. این ترکیبات سیر نشده، دارای الکترون‌های نامستقر می‌باشند. این هتروسیکل‌ها از لحاظ الکترونی دارای کمبود بوده و کربن‌ها دارای بار منفی جزئی می‌باشند. پس وارد واکنش‌های هسته دوستی می شوند.

این ترکیبات، تحت شرایط ملایم هیدرولیز، متحمل باز شدن حلقه می شوند. همچنین واکنش‌های حلقه زایی هم انجام می‌دهند.

1-3- کاربردهای هتروسیکل

بسیاری از ترکیبات هتروسیکل در طبیعت پیدا نمود می شوند و خاصیت داروئی دارند، مانند کینین که به عنوان ماده ضد مالاریا شناخته شده می باشد. ویتامین B12، هتروسیکلی با سه حلقه می‌باشد. فولیک اسید که برای درمان کم خونی به کار می‌رود نیز یک هتروسیکل نیتروژن دار می‌باشد. آنتی بیوتیک‌هایی مانند پنی‌سیلین هم جزو ترکیبات هتروسیکل دو حلقه‌ای هستند. رسرپین، یک آلکالوئید طبیعی با فعالیت آرام بخش و ضد فشار خون می‌باشد.

1-4- ترکیبات هتروسیکل مشتق شده از بنزن

در این ترکیبات یک واحد CH در بنزن توسط یک هترو اتم جایگزین شده می باشد. حلقه این ترکیبات، آروماتیک می‌باشد. یکی از ساده‌ترین ترکیبات این گروه، پیریدین می‌باشد که جزو آزابنزن‌ها می باشد و یک N، جایگزین CH بنزن شده می باشد. پیریدین، یک باز ضعیف می‌باشد و در بسیاری از تبدیلات آلی کاربرد دارد. این ترکیب، از قطران زغال سنگ تولید می گردد و بطور مصنوعی هم سنتز می گردد. پیریدین بدلیل طبیعت دو گانه خود، هر دو واکنش جانشینی الکترون دوستی و هسته دوستی را انجام می‌دهد و مشتقات استخلاف شده متنوعی از آن بدست می‌آید. البته جانشینی الکترون دوستی﴿الکتروفیلی﴾ در شرایط سخت انجام می گردد.

1-5-پیریدین

این ماده مایعی بی رنگ با بوی ناخوشایند، با فرمول ﴿  H5N C5﴾ ترکیب آلی هتروسیکل آروماتیک می باشد که از لحاظ ساختاری شبیه بنزن می باشد، با این تفاوت که یک گروه CH حلقه 6 عضوی، توسط یک اتم نیتروژن جایگزین شده می باشد.

شکل1-1- ساختار پیریدین

پیریدین را می‌توان از قطران زغال سنگ خام یا از سایر ترکیبات شیمیایی و یا از تفکیک مواد طبیعی در محیط زیست تهیه نمود.

پیریدین را می توان به عنوان حلال برای انحلال سایرمواد و نیز در تهیه سایر محصولات مثل داروها، ویتامین ها، طعم دهنده‌های غذا، رنگ‌ها، محصولات لاستیکی، چسب‌ها، حشره کش‌ها و علف کش‌ها به کار برد.

این ترکیب شیمیایی ممکن می باشد به طرقی وارد بدن شده و باعث ایجاد آسیب هایی گردد که در زیر به آن می پردازیم:

هر شخص در معرض سطح بسیار کمی از پیریدین درهوا، آب و غذا می باشد. کارگرانی که با مواد شیمیایی سروکار دارند، ممکن می باشد در معرض درصد های بیشتری ازاین ماده باشند. حد مجاز پیریدین ppm5 برای 8 ساعت کار در طی یک هفته کاری 40 ساعته می باشد. افراد ممکن می باشد پیریدین را از طریق تنفس دود سیگار یا قهوه داغ نیز وارد بدن خود کنند.

پیریدین در آغاز از صنایعی که از این ماده بهره گیری یا آن را تولید می کنندآزاد میگردد.

این ترکیب به آسانی به هوا تبخیر می گردد.

در هوا ممکن می باشد ماه‌ها یا سال‌ها باقی مانده و سپس به سایر ترکیبات تفکیک گردد.

پیریدین قابلیت انحلال بالایی در آب دارد.

در آب یا خاک، پیریدین قابل تجزیه توسط ارگانیسم‌های میکروسکوپی طی چند روز یا چند ماه می باشد.

پیریدین وارد ذرات خاک می گردد.

اطلاعات بسیار کمی در خصوص تاثیر پیریدین بر سلامتی در دسترس می باشد. مطالعات بر روی حیوانات تعداد محدودی از گزارشات بر روی بشر، آسیب کبدی را مهمترین آسیب در معرض قرار گرفتن این ماده می‌داند.

همچنین سردرد، سر گیجه، تمایل به خواب، افزایش ضربان قلب و تنفس سریع در بزرگسالانی که مقادیر نامشخصی از پیریدین را در طی زمان نامشخص تنفس کرده بودند، نظاره شده می باشد.در حیوانات مورد مطالعه، زمانی که پیریدین روی چشم یا پوست آن‌ها قرار داده گردید، سوزش چشم و پوست نظاره گردید.

دپارتمان سلامتی وخدمات انسانی (The department of Health&Human Services) و نمایندگی بین‌المللی برای تحقیقات روی سرطان(International Agency for Research on Cancer) و نمایندگی حفاظت محیط زیست(Environmental Protection Agency)، پیریدین را به هیچ عنوان جزو مواد سرطان‌زا طبقه بندی نکرده‌اند.

هم اکنون تست‌هایی جهت اندازه‌گیری مقدار پیریدین در اوره و خون هست. با این تفاصیل این تست در تمامی مطب‌ها به دلیل نیاز به وسایل مخصوص، قابل اجرا نخواهد بود.

یکی از مشتقات پیریدین 2- پیکولین می باشد که در ادامه به بحث آن پرداخته می گردد.

1-5-  2-پیکولین[1]

2-پیکولین (2Pi) که تحت عنوان آلفا- پیکولین هم معروف می باشد از مشتقات پیریدین به شمار می‌رود. این ماده مایعی می باشد بدون رنگ، با بوی بسیار تند و زننده که به عنوان ماده اولیه تولید 2-‌وینیل پیریدین3 مورد بهره گیری قرار می‌گیرد.

1-5-1-روش‌های تهیه 2-پیکولین

2-پیکولین را می‌توان با بهره گیری از آب اسیدی و سولفوریک اسید 1/0 نرمال به دست آورد. از روش‌های متعددی مثل بهره گیری از روش‌های جذبی [1] و تخریب بیولوژیکی [2] می‌توان برای اقدام‌آوری 2-پیکولین و رفع صدمات حاصل از آن بهره گیری نمود. روش جذبی بر سایر روش‌ها برتری دارد گرچه روش جذبی می‌تواند هزینه آور باشد.

1-5-2- کاربردهای 2- پیکولین

این ماده به عنوان مواد اولیه در تولید تعداد زیادی از ترکیبات شیمیایی و مواد دارویی مورد بهره گیری قرار‌می‌گیرد [3]. این ماده همچنان به عنوان حلال در واکنش‌های شیمیایی مورد بهره گیری در تولید پلیمر ها، الیاف، سوخت‌ها، شیمی خاک، داروسازی و رنگ‌ها مورد بهره گیری قرار می‌گیرد. این ماده علاوه بر حلالیت، به عنوان ماده اولیه نیز مورد بهره گیری قرار می‌گیرد. تعدادی از مشتقات پیریدین در تولید داروی ضد سل، محرک‌های تنفسی، بیهوشی‌های موضعی و بی حسی مورد بهره گیری قرار ‌می‌گیرد. همچنین به عنوان یک ترکیب حد واسط در صنایع رنگ و رزین بهره گیری می گردد. یک حد واسط آلی برای داروسازی، صنایع لاستیک‌های شیمیایی و حلال به شمار می‌رود.

1-5-3- تاثیر 2-پیکولین بر سلامتی بشر

به گونه معمول متیل پیریدین از طریق بعضی از مواد غذایی و دود سیگار و آلاینده‌های هوا وارد محیط می گردد. بعضی از مواد غذایی نظاره شده به گونه طبیعی در خودشان و یا در حالت پخت متیل پیریدین را به دست می‌آورند. در صورت تماس با پوست اثر سمیت بر جا می‌گذارد. در تماس با چشم، بلعیدن و تنفس آن نیز خطرناک و مسموم کننده می باشد.

 1-5-4-  تاثیر2-پیکولین بر محیط زیست

اگر متیل پیریدین به داخل زمین نفوذ کند تقریبا پس از 16 روز تجزیه می گردد و اگر به داخل آب آزاد گردد خاصیت تجزیه بیوشیمیایی و فوتواکسایش آن خود به خود از دست می‌رود. در اتمسفر 2-متیل پیریدین ممکن می باشد با رادیکال‌های هیدروکسی تولید شده توسط واکنش‌های فوتو شیمیایی واکنش دهد که توسط باران نزول می کند که این مورد بسیار خطرناک می باشد.

 1-6-منعقدکننده ها:

به مقصود  تسریع در ته نشینی مواد معلق در آب خام ، کاهش و حذف کدورت آب از منعقد کننده های معدنی و آلی بطور جداگانه یا تواماً بهره گیری می گردد . منعقد کننده های معدنی نمکهای فلزات آلومینیوم و آهن مانند کلرورفریک ، سولفات آهن ، سولفات آلومینیوم و دیگر ترکیبات شیمیایی مشابه هستند که بطور وسیع در جداسازی مواد معلق ، زلالسازی آب خام و تصفیه پساب  بکار برده  می شوند.

با در نظر داشتن محدود بودن محدوده دامنه فعالیت منعقد کننده های اصلی و به مقصود بالا بردن راندمان فرآیند و کاهش قابل ملاحظه کدورت ، پلی مر های پلی آکریل آمید  بعنوان کمک منعقد کننده یا منعقد کننده مستقل بهره گیری میگردند.

1-7-پلی الکترولیت:

پلیمرهای منعقد کننده ، ترکیباتی پلی مری  با وزن ملکولی بالا ،  بر پایه پلی آکریل آمید ، محلول در آب  هستند که بطور وسیعی بعنوان منعقد کننده، افزایش دهنده سرعت ته نشینی مواد جامد معلق و کلوئیدها و رنگ بری  در فرآیندهای تصفیه و  تولید مایعات بکار برده می شوند.

کاتیون یا آنیون متصل به پیکره شیمیایی  پلی آکریل آمید تعیین کننده نوع بار فعال پلیمر می باشد که بر این اساس پلیمرها به سه دسته با  بارهای مثبت ( Cationic ) ، منفی ( Anionic ) و بدون بار (Non-Ionic) تقسیم ،  با در نظر داشتن خصوصیات باردار بودن ، با نام عمومی پلی الکترولیت شناخته می شوند . وزن ملکولی و شدت بار  پلی الکترولیتها در فعالیت آنها تاثیر بسزایی دارد .

1-7-1-پلی الکترولیت بدون بار[2]

بر پایه پلی آکریل آمید خالص میباشند و پس از حل شدن در آب از خود خاصیت بدون بار نشان می دهند.

1-7-2-پلی الکترولیت آنیونی[3]

کوپلیمرهای آکریل آمید با خواص ارتقاء یافته باری توسط گروه های سدیم آکریلات هستند ، بار منفی داشته و پس از انحلال در آب ، محلول با خواص بار  منفی ایجاد می کنند .

1-7-3-پلی الکترولیت کاتیونی[4]

کوپلیمرهای آکریل آمید به همراه مونومرهای کاتیونی بوده که باعث ارتقاء بار مثبت در این دسته از پلیمرها میشوند و پس از انحلال در آب ، محلول با خاصیت باری مثبت ایجاد می کنند .

1-8-کاربرد:

پلی الکترولیتها با افزایش سرعت ته نشینی مواد معلق ، افزایش  ابعادی و تراکم مواد ته نشین شده[5]                                     راندمان فیلتراسیون  و جداسازی را افزایش داده و باعث ارتقاء کیفیت فرآیند  و کاهش قابل ملاحظه  کدورت نهایی می شوند.

بعضی کاربردهای این دسته از مواد عبارت می باشد از:

  • کمک منعقد کننده در فرآیند زلال سازی آب خام در تولید آب آشامیدنی و صنعتی
  • منعقد سازی جامدات معلق و کلوئیدها در فرآیندهای شکر و تغلیظ مایعات
  • جداسازی جامدات و ترکیبات آلی در آب برگشتی سیستمهای تبرید و حرارتی
  • جداسازی جامدات ، روغن و گریس و اکسیدهای نامحلول در تصفیه آب برگشتی از بخش نورد در صنعت فولاد
  • حذف رنگ ، مواد جامد معلق و کلوئیدها در صنایع تولید  محصولات پتروشیمی
  • منعقد کننده در سیستمهای تصفیه پساب های صنعتی و بهداشتی

از آنجا که این دسته مواد جاذب الرطوبه شدید هستند، از بعضی گونه ها در بخش کشاورزی برای جذب آب و بالا بردن ضریب جذب آب خاک بهره گیری میشود که موضوع این گزارش نیست.

1-9-مکانیسم منعقد سازی :

گروه های فعال  پلیمر در محیط آبی ،  پیوند  قوی با کلوئیدهای معلق یا ذرات بسیار ریز ایجاد می نمایند . در پلیمرهای نانیونیک ، فعل و انفعال بین پلیمر و ذرات معلق وابسته به باندهای هیدروژن آنها داشته و  فعالیت پلیمرهای باردار ( کاتیونیک و آنیونیک ) وابسته به برخوردهای الکترواستاتیک و تبادل بار بین ذرات معلق و پلیمر و ناپایداری خصوصیت سطح ذرات می باشد .

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد: بررسی واکنش سه جزئی ایساتین، مالونیتریل و سیستم های انولیزه شونده
دسته‌ها: مهندسی شیمی