Skip to main content
SUPERVISOR
Shadpour Mallakpour,Kazem Karami
شادپور ملک پور (استاد راهنما) کاظم کرمی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Shima Rashidimoghadam
شیما رشیدی مقدم

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1393

TITLE

Nanocomposites of poly(vinyl alcohol), starch/multiwalled carbon nanotubes, carbon black nanoparticles: preparation, characterization, and applications in adsorption of methylene blue and methyl orange dyes
In this thesis, the novel nanocomposites based on poly(vinyl alcohol) (PVA), starch, multi walled carbon nanotubes ( MWCNTs ) and carbon black (CB) were prepared with the assistance of ultrasonic irradiation for removal of methylene blue and methyl orange from aqueous solutions. To achieve uniform dispersion of MWCNTs and CB into PVA and starch, the surface of MWCNTs and CB were modified with ascorbic acid (AA). The modified MWCNTs and CB were investigated with the different techniques such as CHNS elemental analysis, fourier transform infrared spectroscopy, field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), transmission electron microscopy (TEM), and thermogravimetric analysis. Subsequently, the effect of modified MWCNTs and CB on the mechanical and thermal properties of PVA and starch was studied. The results showed that thermal stability and mechanical properties of PVA nanocomposites containing modified MWCNTs and CB were improved in comparison with pure PVA and thermal stability of starch nanocomposites containing modified MWCNTs was higher than that of pure starch. Also, FE-SEM and TEM images exhibited a homogeneous dispersion of AA-MWCNTs and AA-CB in the polymeric matrices. The prepared nanocomposites were used as adsorbents for removal of methylene blue and methyl orange from aqueous solution. Glutaraldehyde (Gl) was used in order to produce insoluble PVA based nanocomposites. The effect of initial dye concentration, pH, adsorbent amount, and time on the adsorption process was investigated. Also, the up-to-date linear and nonlinear forms of isotherms and kinetic models were studied. The obtained results showed that Gl-crosslinked PVA/AA-MWCNTs and Gl-crosslinked PVA/AA-CB nanocomposites have high potential for removal of methylene blue from aqueous solutions and starch/AA-MWCNTs nanocomposite is an efficient adsorbent for the adsorption of methyl orange. The adsorption of methylene blue by Gl-crosslinked PVA/AA-MWCNTs nanocomposite followed the nonlinear pseudo-first-order and linear Freundlich isotherm models. The experimental data for removal of methyl orange by starch/AA-MWCNTs nanocomposite fitted well with the nonlinear pseudo-second-order model and linear Freundlich isotherm. Also, the removal of methylene blue by Gl-crosslinked PVA/AA-CB nanocomposite obeyed the nonlinear pseudo-second-order model and nonlinear Freundlich isotherm. Gl-crosslinked PVA/AA-MWCNTs and Gl-crosslinked PVA/AA-CB nanocomposites can be reused for at least five times after regeneration without any loss of efficiency.
در این رساله، نانوکامپوزیت های جدیدی بر پایه پلی(وینیل الکل) یا PVA و نشاسته یا Starch و نانولوله های کربنی چند دیواره یا MWCNTs و نانوذره های کربن سیاه یا CB به کمک امواج فراصوت تهیه و جهت حذف رنگ های متیلن بلو و متیل اورانژ از محیط آبی استفاده شدند. برای دستیابی به پخش یکنواخت MWCNTs و CB در بستر پلیمر، سطح آن ها با آسکوربیک اسید یا AA اصلاح شد. MWCNTs و CB اصلاح شده و همچنین نانوکامپوزیت های سنتز شده، با روش های مختلف از جمله طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه، پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر زمینه یا FE-SEM، میکروسکوپ الکترونی عبوری یا TEM و تجزیه وزن سنجی گرمایی مورد بررسی و شناسایی قرار گرفتند . به دنبال آن، تاثیر MWCNTs و CB اصلاح شده بر پایداری گرمایی و مقاومت مکانیکی PVA و Starch مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که پایداری گرمایی و مقاومت مکانیکی نانوکامپوزیت های PVA حاوی MWCNTs و CB اصلاح شده نسبت به PVA و همین طور پایداری گرمایی نانوکامپوزیت های Starch حاوی MWCNTs اصلاح شده نسبت به Starch خالص بهبود یافته است. تصاویر حاصل از FE-SEM و TEM نیز پخش یکنواخت و موثر MWCNTs و CB را در بستر PVA و Starch را نشان داد. از نانوکامپوزیت های تهیه شده به عنوان جاذب برای جذب رنگ های متیلن بلو و متیل اورانژ از محیط آبی استفاده شد. به منظور جلوگیری از انحلال نانوکامپوزیت های PVA در آب و همچنین جداسازی راحت آن ها از محلول رنگ، از گلوتارآلدهید یا Gl به عنوان عامل شبکه ای کننده استفاده شد. عوامل موثر بر فرآیند جذب از جمله غلظت اولیه رنگ، pH، مقدار جاذب و زمان مورد بررسی قرار گرفتند. معادله های خطی و غیرخطی مدل های هم دمایی و سینتیکی برای تجزیه و تحلیل داده های آزمایش استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که نانوکامپوزیت های Gl-PVA/AA-MWCNTs و Gl-PVA/AA-CB پتانسیل بالایی در حذف متیلن بلو و نانوکامپوزیت Starch/AA-MWCNTs پتانسیل بالایی در حذف رنگ متیل اورانژ از آب دارند. همچنین نتایج نشان داد جذب متیلن بلو با استفاده از نانوکامپوزیت Gl-PVA/AA-MWCNTs از فرم خطی هم دمای فروندلیش و فرم خطی مدل سینتیکی شبه درجه اول پیروی می کند. جذب متیل اورانژ با استفاده از نانوکامپوزیت Starch/AA-MWCNTs از فرم خطی هم دمای فروندلیش و فرم غیرخطی مدل سینتیکی شبه درجه دوم پیروی می کند. جذب متیلن بلو با استفاده از نانوکامپوزیت Gl-PVA/AA-CB از فرم غیرخطی هم دمای فروندلیش و فرم غیرخطی مدل سینتیکی شبه درجه دوم پیروی می کند. همچنین کارایی نانوکامپوزیت های Gl-PVA/AA-MWCNTs و Gl-PVA/AA-CB در حذف رنگ متیلن بلو پس از 5 بار استفاده کاهش نمی یابد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی