برهمکنش سطحی نانومیـله¬های آلفا-MnO2 با 3-آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان، L-والین آمینواسید و پلی(وینیل الکل)؛ تهیه و مطالعه خواص نانوکامپوزیت¬های پلی(وینیل¬کلرید)

STUDENT

DEGREE

YEAR

In this thesis, the new nanocomposites (NCs) based on poly(vinyl chloride) (PVC) and modified ? -MnO 2 nanoreods were prepared through solvent-casting technique with the assistance of ultrasonic irradiation. The surface of synthesized ? -MnO 2 nanorods was modified with 3-aminopropyltriethoxy silane (KH550), L -valine amino acid (LVA) and poly(vinyl alcohol) (PVA). In following, the NC films were prepared by adding different quantities of modified ? -MnO 2 nanorods (1, 3 and 5 wt%) in the PVC matrix and identified by different methods. The effect of modified nanorods on mechanical and thermal properties of PVC was studied. The results showed that the thermal stability and tensile properties of NCs containing modified nanorods were improved compared to pure PVC and PVC NCs containing unmodified nanorods. The performance of prepared NC films as adsorbent was investigated for adsorption of lead ions from aqueous solutions. The obtained data showed that the PVC/ ? -MnO 2 -KH550, PVC/ ? -MnO 2 -LVA and VC/ ? -MnO 2 -PVA NCs have a good potential for removal of lead ions from aqueous solutions.

در این رساله، نانوکامپوزیت های جدیدی بر پایه پلی(وینیل کلرید) (PVC) و نانومیله های آلفا منگنز(?V) اکسید ( ? -MnO 2 ) اصلاح‌شده با قدرت جذب بالا به ‌منظور حذف یون های سرب(??) به روش فرآوری محلول و به کمک امواج فراصوت تهیه شدند. برای دست یابی به پراکندگی خوب و توزیع یکنواخت نانومیله های ? -MnO 2 و سازگاری بیشتر آن ها با بافت پلیمر، سطح نانومیله های ? -MnO 2 با برخی از مولکول های آلی نظیر 3-آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان(KH550) ، L -والین آمینواسید (LVA) و پلی(وینیل الکل) (PVA) عامل دار شد. نانومیـله های ? -MnO 2 خالص و نانومیله های اصلاح‌شده با روش های طیف بینی مادون‌قرمز، پراش پرتو‌ایکس، طیـف‌سنجی پراش انرژی پرتوایکس، میکروسکوپ‌ روبشی الکترون (FE-SEM)، میکروسکوپ‌ الکترون عبوری (TEM) و تجزیه وزن سنجی گرمایی مورد بررسی و شناسایی قرار گرفتند. مقایسه تصاویر FE-SEM مربوط به نانومیله های ?-MnO 2 خالص و ?-MnO 2 اصلاح‌شده به ‌خوبی تأثیر عامل اصلاح‌کننده در جلوگیری از تجمع نانومیله ها را نشان داد. فیلم های نانوکامپوزیتی با افزودن درصدهای وزنی مختلفی از نانومیله های اصلاح‌شده (1، 3 و 5 درصد وزنی) به بافت PVC، به‌وسیله امواج فراصوت تهیه شد. تصاویر FE-SEM و TEM مربوط به نانوکامپوزیت های تهیه‌شده به‌ خوبی نشان داد که منگنز(?V) اکسید به‌صورت یکنواخت و با ساختاری میله مانند در مقیاس نانو درون بافت PVC پراکنده شده است. تأثیر نانومیله های اصلاح‌شده بر پایداری گرمایی و مقاومت مکانیکی پلی(وینیل کلرید) مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج به ‌دست‌ آمده نشان داد که پایداری گرمایی و مقاومت مکانیکی نانوکامپوزیت های پلی(وینیل کلرید) حاوی نانومیله های اصلاح‌شده نسبت به پلی(وینیل کلرید) خالص و نانوکامپوزیت های پلی(وینیل کلرید) حاوی نانومیله های اصلاح‌نشده بهبود یافته است. میزان بهبود خواص با افزایش مقدار نانومیله های ? -MnO 2 اصلاح‌شده نیز افزایش پیدا کرد. عملکرد نانوکامپوزیت های 5 درصد وزنی به ‌عنوان جاذب برای جذب یون سرب(??) از محلول های آبی مورد مطالعه قرار گرفت. عوامل مؤثر بر فرآیند جذب ازجمله غلظت اولیه آلاینده، pH، مقدار جاذب، زمان و دما مورد بررسی قرار گرفت. یافته های به‌ دست‌ آمده نشان داد که نانوکامپوزیت های PVC/ ? -MnO 2 -KH550، PVC/ ? -MnO 2 -LVA و PVC/ ? -MnO 2 -PVA پتانسیل خوبی برای جذب یون سرب(??) از محیط های آبی دارند. فرآیند جذب وابستگی شدیدی نسبت به مقدار pH نشان داد. بررسی رفتار هم دمایی آن ها نشان داد که داده‌های حاصل با مدل لانگمویر از تـطابق بهتری برخوردار است و بررسی مدل های سینتیکی پیروی از مدل سینتیکی شبه درجه دوم را برای فرآیند جذب ارائه داد. ظرفیت جذب یون سرب(??) برای نانوکامپوزیت های PVC/ ? -MnO 2 -KH550، PVC/ ? -MnO 2 -LVA و PVC/ ? -MnO 2 -PVA به ترتیب 5/36، 25 و 4/32 میلی گرم بر گرم جاذب به دست آمد. بررسی های ترمودینامیکی نشان داد که فرآیند جذب برای تمامی نانوکامپوزیت ها به‌صورت خود به خودی، گرماگیر و همراه با افزایش بی نظمی است.