Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Tavanai,Mohammad Morshed
حسین توانایی (استاد راهنما) محمدآقا مرشد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hassan Ghorbani
حسن قربانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Fabrication of Activated Carbon Nano Particles
Activated carbon is an important gas and liquid filtering media thanks to its porous structure. Activated carbon is produced in a number of forms namely, powder, granule and recently fibers or fiber assemblies. The size of particles in powders plays an important role in determining its behavior. In this context, decreasing the size of particles to nano dimensions brings about drastic changes in the performance of powders as a result of increased specific surface area. Nanoparticles can be produced through vapor, liquid or solid processes. Electrospraying is an important technique which is capable of natural or synthetic polymeric nanoparticles. In recent years, activated carbon fibers and especially activated carbon nanofibers have attracted the attention of many researchers worldwide in air and water pollution control as well as other applications like filters and masks with an increasing importance trend. This research aimed at producing activated carbon nanoparticles and carrying out an investigation on their porous structure as well as comparing them with activated carbon nanofibers of similar diameter. The precursor for the activated carbon nanoparticles were three polyacrylonitrile electrosprayed nanofibers with an average diameter of 82.3 nm, 96.7 nm and 117.7 nm. The results showed that activation process leads to a decrease of about 13% for the size of polyacrylonitrile nanoparticles. The activated carbon nanparticles had an average size of 71.7 nm, 85 nm and 100.8 nm. The results also showed that the iodine number for the three activated carbon nanoparticle samples was about 1200 mg/g, while the iodine number of the activated carbon nanofibers was 985 mg/g indicating a higher absorption capacity for activated carbon nanoparticles when compared with activated carbon nanofibers. The specific surface of activated carbon nanoparticles measured by BET analysis was 1604, 1620 and 1641 m 2 /g, where as for activated carbon nanofibers was only 583 m 2 /g. The total pore volume of activated carbon nanoparticles was 4 times higher than that of activated carbon nanofibers. Activated carbon nanoparticles showed also a micropore volume three times higher than that of activated carbon nanofibers. The distribution of nanoparticle size in each sample was found to be wider than that of activated carbon nanofibers. Basically this research reveals the superiority of the absorption properties of activated carbon nanoparticles to activated carbon nanofibers. Keywords : Electrospray, PAN nanoparticle, Activated carbon nanoparticle, Specific surface area, BET, Iodine number.
کربن فعال بدلیل داشتن حفرات با سطح مخصوص بالا، نقش مهمی در جذب مایعات و گازها و نیز پالایش محیط زیست از آلودگی ها دارد. کربن فعال به شکل های مختلفی از جمله پودری، گرانول و اخیرا نانوالیاف عرضه شده است. اندازه ذرات نقش مهمی را در عملکرد مواد به صورت پودر بازی می کند.در این رابطه کاهش اندازه ذرات پودر در ابعاد نانو، ویژگی پودرها را به صورت چشمگیر تحت تاثیر قرار می دهند. روش های مختلفی برای تولید نانوذرات وجود دارد که شامل فرآیندهای حالت بخار، مایع و جامد است. یکی از روش های مهم تولید نانوذرات الکترواسپری است ، که قادر به تولید نانوذرات پلیمرهای طبیعی و مصنوعی می باشد. در سالهای اخیر الیاف کربن فعال و به ویژه نانوالیاف کربن فعال به دلیل سطح مخصوص زیاد و قدرت جذب بالا، توجه محققین زیادی را در سطح بین المللی به خود جلب نموده اند. الیاف کربن فعال کاربردهای زیست محیطی زیادی از جمله حذف مواد سمی از پساب های صنعتی، فیلتر ماسک های حفاظتی در جذب گازهای سمی و امثالهم دارند و این کاربردها در حال افزایش است. در این پروژه تولید نانوذرات کربن فعال، بررسی ویژگی های تخلخل و همچنین مقایسه آن با نانوالیاف کربن فعال مورد توجه قرار گرفت. پیش ماده مورد استفاده سه نوع نانوذرات پلی اکریلونیتریل با میانگین قطرهای 3/82 ، 7/96 و 8/117 نانومتر بود که بوسیله روش الکترواسپری حاصل شده بود. نتایج این تحقیق نشان داد که بر اثر فرآیند فعال سازی قطر ذرات در حدود 13 درصد کاهش می یابد. نانوذرات کربن فعال تولید شده دارای اندازه متوسط 7/71 ، 85 و 8/100 نانومتر بودند. نتایج همچنین نشان داد که عدد ید برای نمونه نانوالیاف کربن فعال حدود 958 میلی گرم بر گرم و برای نانوذرات کربن فعال حدود 1200 میلی گرم بر گرم بدست آمد. به این ترتیب مشخص می گردد که میزان جذب ید نانوذرات کربن فعال نسبت به نانوالیاف کربن فعال بیشتر است. میزان سطح ویژه برای سه نمونه نانوذرات کربن فعال 1641 ، 1620 و 1604 مترمربع بر گرم و برای نانوالیاف کربن فعال 583 مترمربع بر گرم بدست آمد. حجم کل حفرات در نانوذرات کربن فعال در مقایسه با حجم کل حفرات نانوالیاف، به حدود 4 برابر می رسد. حجم میکروپورها در نانوذرات کربن فعال حدود 3 برابر حجم میکروپورها در نانوالیاف است.همچنین نانوذرات کربن فعال دارای توزیع حفرات گسترده تری نسبت به نانوالیاف کربن فعال هستند. نتایج حاصل از این تحقیق حاکی از برتری قابل ملاحظه قدرت جذب نانوذرات کربن فعال نسبت به نانوالیاف کربن فعال می باشد. کلمات کلیدی: الکترو اسپری، نانوذرات پلی اکریلونیتریل، نانوذرات کربن فعال، سطح ویژه، BET ، عدد ید.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی