SUPERVISOR
محمود فیروز زارع (استاد راهنما) سیدمحمد قریشی (استاد راهنما) محمد رضا الماسیان (استاد مشاور)
STUDENT
Ahmad Naderi
احمد نادری
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
TITLE
Production and modification of polycarbonate nanofibers and evaluation of its adsorption behavior on uranium in aqueous solutions
Uranium elimination and its retrieval from waste water or any other water sources, by the means of reducing biological risks and Uranium recycling to the main environment cycle, possess a high level of value. In this research, by producing Polymeric Nano-Absorbent, the possibility of Uranium Segregation from water such as Nuclear Center waste water will be discussed. For this, Nano-Fibre Polycarbonate was produced by adopting the modern technology of Forcespinning. SEM images illustrated that the fibre diameter is within the allowed Nano limitation. In order to reclaim the surface of the net polycarbonate, two procedures of Bonding and Making Nano-Fibre Composite were considered. In Bonding, Glycidyl Methacrylate (GMA) was bonded on the surface of the Polycarbonate using radiation process. For this, the Nano-Fibre Polycarbonate with the doze of 200 kGy was radiated. After that, it was kept in the lotion of Glycidyl Methacrylate (GMA) 10% and Methanol, in 40 o C for 8 hours. Then, to convert the produced epoxies groups by Glycidyl Methacrylate (GMA), to Nitrile groups, the Polycarbonate was held in lotion of 0.245 mole Imino di-propionitrile and Ethanol in 80 o C for 72 hours. Infrared Spectroscopy was the testimony of joined Nitrile Groups to the surface of Polycarbonate. The remained reclaimed Polycarbonate in the lotion, at the end of the reaction was dissolved and decreased. Subsequently, it required modifying in some parameters such as the amount of radiation and the solvents used in the reaction. However, because of the cost matters, time constraint and technological limitation, re-radiation and re-producing the sample in order to achieve the reclaimed form of the lotion, were not possible. So, this procedure was ignored and the second reclaiming procedure of providing the Polycarbonate and Copolymertyrene – Acrylonitrile composites was considered. SEM images of the Composite Fibres illustrated that the fibre diameter is within the allowed Nano limitation. As the Styrene Acrylonitrile includes Nitrile Groups, it is more convenient, rather than Uranium, to be bonded to the surface of Polycarbonate and promote its absorb ability. After the production of the Nano-Fibre Composites of Polycarbonate and Styrene Acrylonitrile, these Nano-Fibre were put in the lotion of Amin Hydroxyl 10% in 80 o C for 72 hours to convert the Nitrile Groups to Amidoxime groups. By using Infrared Spectroscopy, this conversion was proved. Then, prior to carrying out the Absorption Test, in order to develop the effectiveness of the produced Nano-Absorbent material, they were kept in the alkaline lotion of Sodium hydroxide 2.5% in 80 o C for 3 hours. Then, in order to achieve the produced Nano-Abosbent material, determined amounts of these absorbents were kept and stirred in a lotion containing specified viscosity Uranium for 24 hours. The amount of absorption made by the absorbent before the process and after it, were measured and the ability of absorb of the absorbent was determined. The value was 38.5 milligram in respect to the existence of 1 gram absorbent. In order to achieve the optimum PH, the performance of the absorbent was measured in PH=3 to PH=7. The best effectiveness of the absorbent was observed in PH=4. Consequently, the resorption of this absorbent was measured in 1 mole lotion of Na 2 CO 3 and H 2 O 2 , which was 90%. Keywords Nanofibers, Forcespinning, Graft, Adsorbent, Uranium
حذف و بازیابی اورانیوم از پساب ها و محیط های آبی به منظور کاهش خطرات زیستی و بازیابی به چرخه اصلی ارزشمند است. در این پژوهش سعی شده است با تولید نانو جاذب های پلیمری،امکان جداسازی اورانیوم از محیط های آبی مانند پساب مراکز هسته ای فراهم شود. به همین منظور نانو الیاف پلی کربناتی، برای اولین بار با فناوری نوین نیروریسی تهیه گردید. تصاویر SEM نشان داد که قطر الیاف در محدوده نانو قرار دارد. سپس به منظور اصلاح سطح پلی کربنات خالص دو روش پیوندزنی و تهیه نانوالیاف کامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفت . در روش پیوندزنی برای اولین بار گلیسیدیلمتاکریلات (GMA) با روش پیش پرتودهی بر روی پلی کربنات پیوند زده شد. برای این کار نانوالیاف پلی کربنات با دز kGy 200 پرتودهی شد و سپس در محلول 10درصد گلیسیدیلمتاکریلات در متانول تحت دمای 40 درجه سانتی گراد، به مدت 8 ساعت قرار داده شد. سپس برای تبدیل گروه های اپوکسی ایجاد شده توسط گلیسیدیلمتاکریلات به گروه های نیتریل پلی کربنات اصلاح شده در محلول ایمینیو دی پروپیونیتریل 425/0 مولار در اتانول در دمای 80 درجه و به مدت 72 ساعت قرار داده شد. در طیفبینی مادون قرمز اضافه شدن گروه های نیتریل به سطح پلیکربنات را اثبات کرد. پلی کربنات اصلاحشد? باقیمانده در پایان واکنش بدلیل انحلال در محلول واکنش به شدت کاهش یافت و نیاز به تغییر پارامترهایی از قبیل دز پرتودهی و حلالهای بکار رفته در واکنش وجود داشت ولی به دلیل مشکلات هزینه ای، زمانی و فنی امکان پرتودهی دوباره و تولید دوباره نمونه و رسیدن به شرایط اصلاح شده میسر نبود از ادام? این روش اصلاح صرفنظر شد و لذا روش دوم اصلاح تهیه کامپوزیت پلی کربنات و کوپلیمر استایرین-آکریلونیتربل مورد بررسی و اقدام قرار گرفت. تصاویر SEM از الیاف کامپوزیتی تهیه شده نشان داد که قطر این الیاف در محدوده نانو قرار دارد. استایرن آکریلونیتریل به دلیل داشتن گروه های نیتریل مورد مناسبی برای اضافه شدن به پلی کربنات و بهبود جذب آن نسبت به اورانیوم می باشد. بعد از تولید نانوالیاف کمپوزیتی پلی کرینات و استایرن-آکریلونیتریل، این نانوالیاف برای تبدیل گروه های نیتریل به گروه های آمیدوکسیم به مدت 72 ساعت در محلول هیدروکسیل آمین 10 درصد در آب تحت شرایط دمایی 80 درجه سانتی گراد قرار داده شد. طیفبینی مادون قرمز تبدیل گروه های نیتریل به گروه های آمیدوکسیم را اثبات کرد. سپس قبل از انجام تست جذب برای بهبود عملکرد نانو جاذب های تولید شده، این نانو جاذبها به مدت 3 ساعت در محلول قلیایی سود 5/2 درصد با دمای 80 درجه سانتی گراد قرار گرفت. سپس برای بدست آوردن نانو جاذبهای بدست آمده، وزن معینی از این جاذبها در یک محلول با غلظت معین اورانیوم قرار گرفته و بمدت 24 ساعت همزده شد. غلظت قبل از شروع جذب و بعد از زمان جذب تعیین شد و از روی آن ظرفیت جذب این نانو جاذب برابر با 5/38 میلی گرم اورانیوم به ازای هر گرم جاذب بدست آمد. به منظور بدست آوردن pH بهینه، عملکرد جاذب در pHهای 3 تا 7 مورد بررسی قرار گرفت که بهترین عملکرد آن در pH=4 مشاهده شد. در نهایت واجذب این جاذب در محلول 1 مولار Na 2 CO 3 و H 2 O 2 بررسی شد که بیش از 90% واجذب انجام گرفت. واژههای کلیدی: نانوالیاف، نیروریسی، پیوندزنی، جاذب، اورانیوم