Skip to main content
SUPERVISOR
Kiuomars Zargoosh,Shadpour Mallakpour
کیومرث زرگوش (استاد مشاور) شادپور ملک پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Vajiheh Behranvand Jazi
وجیهه بهران وندجزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1393

TITLE

Polymeric nanocomposites containing recycled polyethylene terephthalate and functionalized MWNTs with anionic nanoclays, and quantum dots of ZnO and carbon: Their application in Cd2+ and methylene blue removal
In this thesis, the surface of multi-walled carbon nanotubes (MWNT)s was functionalized by layered double hydroxides (LDH)s, ZnO quantum dots (ZnO QD)s, and carbon QDs (CQD)s for the homogeneous dispersion of them in the polymer matrix. After surface functionalization of MWNTs, they were characterized by different techniques such as FT-IR, XRD, TEM, TGA, and so on. Then, polyethylene terephthalate (PET) bottle waste was recycled and employed as a composite matrix. A facile method was used to prepare recycled PET (r-PET) reinforced with different fillers. The prepared nanocomposites (NC)s were fully characterized. Morphological investigation represented that the hybrids were well distributed in the r-PET matrix. Due to the low amount of filler, no significant changes were observed in the thermal properties of NCs. It was tried to examine behavior of prepared NCs for removal of pollutants such as cadmium (Cd 2+ ) and methylene blue (MB). Effects of pH, adsorbent dosage, time, concentration, and temperature were investigated on the sorption process. Adsorption isotherms investigation, as well as kinetic studies, were also performed via linear and nonlinear models. Favorable sorption was confirmed by extracted parameters from isotherms. A good relationship with the pseudo-second-order model was represented by the kinetics data for all sorbents. On the other hand, thermodynamic parameters showed physisorption. Overall it can be concluded from the obtained results that a physico-chemical pathways play a key role in this sorption process. r-PET/MWNT/LDH NC could adsorb about 60% Cd 2+ from the aqueous solution after 5 minutes. r-PET/MWNT/ZnO QD NC adsorbed 48% Cd 2+ after 5 minutes. The maximum adsorption capacities of Cd 2+ for sorbents of r-PET/MWNT/LDH and r-PET/MWNT/ZnO QD were found to be 38.86 and 39.94 mg g -1 , respectively. After 1h, r-PET/MWNT/CQD NC separated about 45% dye from water. The maximum adsorption capacity for MB sorption by r-PET/MWNT/CQD sorbent was obtained 9.42 mg g -1 . The resulted NCs had the potential of recycling and reuse for pollutants removal from water. According to these results and their comparison with other sorbents, the fabricated NCs are active reusable sorbents for pollutants adsorption. In fact, the combination of a small amount of expensive CNTs with a cheap PET can direct the scientists to present an effective and low cost sorbents for contaminant elimination.
در این رساله، سطح نانولوله های کربنی چنددیواره، MWNTs، با استفاده از دوهیدروکسیدهای لایه ای، LDH، نقاط کوانتومی روی اکسید، ZnO QD، و نقاط کوانتومی کربن، CQD ، به منظور پخش مناسب درون پلیمر اصلاح شد. پس از اصلاح سطح CNT، آن ها به وسیله روش های مختلف مانند طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه، پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترون عبوری، تجزیه وزن سنجی گرمایی و غیره شناسایی شدند. سپس، بطری پلی اتیلن ترفتالات،PET بازیافت شد و به عنوان بافت نانوکامپوزیت مورد استفاده قرار گرفت. روش امواج فراصوت برای تهیه PET بازیافتی تقویت شده با پرکننده های متفاوت استفاده شد. نانوکامپوزیت های تهیه شده به طور کامل شناسایی شدند. مطالعات ریخت شناسی نانوکامپوزیت ها نشان داد که پرکننده ها به خوبی در بافت PET پخش شده اند. به دلیل مقادیر کم پرکننده، تغییر قابل ملاحظه ای در پایداری گرمایی کامپوزیت ها به دست نیامد. سعی شد تا رفتار نانوکامپوزیت های تهیه شده برای حذف آلاینده هایی مانند یون کادمیم،Cd 2+ ، و متیلن بلو، MB بررسی شود. اثر pH، مقدار جاذب، درصد پرکننده، زمان، غلظت و دما بر روی فرایند جذب بررسی شدند. بررسی هم دماهای جذبی و مطالعات سینتیکی به وسیله مدل های خطی و غیرخطی انجام شد. وجود جذبی مطلوب با استفاده از پارامترهای استخراج شده از هم دماها ثابت شد. تطابق خوب داده ها با مدل سینتیکی شبه درجه دوم برای همه جاذب ها به دست آمد. از طرف دیگر پارامترهای ترمودینامیکی یک جذب فیزیکی را نشان دادند. اما به طور کلی می توان نتیجه گرفت که یک مکانیسم فیزیکی-شیمیایی نقش اصلی در فرایند جذب را ایفا می کند.کامپوزیت r-PET/MWNT/LDH توانست در 5 دقیقه اول فرایند جذب، حدود 60 درصد از Cd 2+ را از محیط آبی جذب کند. کامپوزیت r-PET/MWNT/ZnO QD در 5 دقیقه اول 48 درصد این آلاینده را جذب کرد. حداکـثر ظرفـیت جذب Cd 2+ برای جـاذبهای r-PET/MWNT/LDH و r-PET/MWNT/ZnO QD به ترتیب 86/38 و 94/39 میلی گرم بر گرم به دست آمد. جاذب r-PET/MWNT/CQD در یک ساعت اول حدود 45 درصد از رنگ را حذف کرد و حداکثر ظرفیت جذب آن، 42/9 میلی گرم بر گرم برآورد شد. نانوکامپوزیت ها پتانسیل بازیابی و استفاده مجدد برای حذف آلاینده ها از آب را نشان دادند. باتوجه به نتایج کلی به دست آمده به وسیله جاذب های تهیه شده و مقایسه آن ها با سایر جاذب ها، نانوکامپوزیت ها جاذب های قابل بازیافت فعالی برای جذب آلاینده ها به شمار می آیند. در حقیقت، ترکیب مقدار کمی از CNTهای گران قیمت با PET ارزان قیمت، می تواند محققان را به سمت ارائه جاذب های مقرون به صرفه اقتصادی و موثر برای حذف آلاینده ها سوق دهد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی