سنتز نانوذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت و بررسی عملکرد آنها برای جذب كبالت (II) و روی II)) از محلولهای آبی و اندازه گیری با اسپکترومت

دانلود

فهرست مطالب
عنوان صفحه
خلاصه فارسی............ 1
مقدمه.......... 2
 فصل اول: کلیات
1-1- ضرورت انجام تحقیق.......... 5
1-2- بیان مسئله......... 5
1-3- اهداف پژوهش........ 8
1-4- فناوری نانو........... 8
1-4-1- نانو ذرات.......... 9
1-4-2-نانوذراتمغناطیسی....... 11
1-4-2-1- طبقه بندی مواد از لحاظ مغناطیسی.............................................................................................. 12
1-4-2-1-1- مواد فرو مغناطیس.......................................................................................................................... 12
1-4-2-1-2- مواد فری مغناطیس........................................................................................................................ 15
1-4-2-2- نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن...................................................................................................... 15
1-4-2-2-1- مگنتیت.............................................................................................................................................. 15
1-4-2-2-2- مگهمایت............................................................................................................................................. 16
1-5- روشهای تهیه ی مگنتیت.............................................................................................................................. 17
1-5-1- تهیه ی مگنتیت در محیط های همگن مایع...................................................................................... 18
1-5-1-1- تهیه ی مگنتیت در روش همرسوبی محلول نمک آهن (III) و آهن (II)............................ 18
1-5-2- تهیه مگنتیت به روش بیوسنتز.............................................................................................................. 22
1-6- کاربرد های اکسید های مغناطیسی آهن................................................................................................... 23
1-7- اصلاح سطح نانو ذرات مغناطیسی ............................................................................................................ 25
1-8- آپاتیت.................................................................................................................................................................. 26
1-9- هیدروکسی آپاتیت.......................................................................................................................................... 27
1-10- تاریخچه ی شناسایی هیدروکسی آپاتیت.............................................................................................. 28
1-11- خواص هیدروکسی آپاتیت......................................................................................................................... 28
1-11-1- بلورینگی..................................................................................................................................................... 28
1-11-2- خواص زیست سازگاری.......................................................................................................................... 29
1-11-3- رفتار حرارتی............................................................................................................................................. 29
1-11-4- خواص مکانیکی........................................................................................................................................ 30
1-11-5- چگالی......................................................................................................................................................... 31
1-11-6- حلالیت در آب......................................................................................................................................... 31
1-12- روش های سنتز هیدروکسی آپاتیت........................................................................................................ 33
1-13- تاریخچه ای از کاربرد های هیدروکسی آپاتیت..................................................................................... 35
1-14-کاربرد های هیدروکسی آپاتیت................................................................................................................... 35
فصل دوم : مروری برمتون گذشته
2-1- فلزات سنگین و اثرات آن ها........................................................................................................................ 40
2-1-1-کبالت............................................................................................................................................................... 40
2-1-1-1-اثرات کبالت بر روی سلامتی انسان.................................................................................................. 41
2-1-1-2-تاثیرات زیست محیطی کبالت............................................................................................................ 43
2-1-2- روی................................................................................................................................................................ 45
2-1-2-1-اثرات روی بر روی سلامتی انسان.................................................................................................... 46
2-1-2-2-اثرات روی بر روی محیط زیست...................................................................................................... 47
2-2- ضرورت جداسازی فلزات سنگین از آب................................................................................................... 49
2-3- کاربرد های فناوری نانو در عرصه صنعت آب.......................................................................................... 49
2-4- روش های جداسازی فلزات سنگین........................................................................................................... 52
2-4-1- رسوب دهی شیمیایی................................................................................................................................ 52
2-4-2- انعقاد و ته نشینی....................................................................................................................................... 54
2-4-3- انعقاد الکترودی............................................................................................................................................ 56
2-4-4- روش تبادل یون.......................................................................................................................................... 58
2-4-5- کاتالیزورهای نانوئی..................................................................................................................................... 62
2-4-6- جذب بیولوژیکی.......................................................................................................................................... 63
2-4-7- روش های غشایی........................................................................................................................................ 66
2-4-7-1- الکترودیالیز.............................................................................................................................................. 67
2-4-7-2- اسمز معکوس.......................................................................................................................................... 69
2-4-7-3- نانو فیلتراسیون...................................................................................................................................... 70
2-4-7-4- اولترافیلتراسیون توسط پلیمر های دندریمر افزایشی.................................................................. 72
2-4-8- شناور سازی................................................................................................................................................. 74
2-4-9- جذب سطحی.............................................................................................................................................. 77
2-4-9-1- جذب توسط کربن فعال...................................................................................................................... 80
2-4-10- جداسازی مغناطیسی............................................................................................................................. 81
2-4-11- ترکیب جداسازی مغناطیسی با فرایند جذب سطحی با جاذبγ-Fe2O3@HAP............. 85
2-5- مروری بر مطالعات گذشته............................................................................................................................ 89
2-5-1- مطالعات انجام شده برای حذف فلزات سنگین با نانو ذرات مغناطیسی..................................... 89
2-5-2- مطالعات انجام شده برای حذف فلزات سنگین با هیدروکسی آپاتیت........................................ 92
2-5-3- مطالعات انجام شده برای حذف فلزات سنگین با γ-Fe2O3@HAP........................................ 95
فصل سوم : مواد و روش ها
3-1- مواد...................................................................................................................................................................... 98
3-2- تجهیزات دستگاهی......................................................................................................................................... 99
3-3- روش کار............................................................................................................................................................. 99
3-3-1- سنتز جاذب.................................................................................................................................................. 99
3-3-2- تعیین ساختار نانو ذرات γ-Fe2O3@HAPسنتز شده................................................................. 101
3-3-3- تهیه ی محلول های نیترات روی و نیترات کبالت......................................................................... 102
3-3-4- بهینه سازی و بررسی عوامل موثر بر جذب Zn2+ و Co2+......................................................... 102
3-3-5- بررسی میزان جذب کبالت (II) و روی (II) از محلول های آبی در شرایط بهینه................ 104
3-3-6- آزمایش واجذبی....................................................................................................................................... 105
3-3-7- بررسی میزان جذب Zn2+ و Co2+ موجود در پساب با جاذب γ-Fe2O3@HAP ................ 106
3-3-8- بررسی تخریب یا عدم تخریب نانو ذرات γ-Fe2O3@HAPپس از فرایند جذب.................. 106
فصل چهارم : نتایج
4-1- بررسی ساختار جاذب نانو ذرات γ-Fe2O3@HAP.......................................................................... 108
4-1-1- SEM و TEM مربوط به γ-Fe2O3@HAP قبل از فرایند جذب............................................ 108
4-1-2- طیف FTIR مربوط به γ-Fe2O3@HAP قبل از فرایند جذب................................................ 109
4-1-3- طیفXRDمربوط به γ-Fe2O3@HAP قبل از فرایند جذب.................................................. 110
4-2- نتایج تست انجام شده................................................................................................................................. 110
4-3- رسم منحنی استاندارد................................................................................................................................ 111
4-4- بهینه سازی فاکتور های موثر بر جذب توسط طراحی باکسن- بهکن.......................................... 112
4-5- بررسی درصد جذب و واجذبی Zn2+ و Co2+در محلول ها.............................................................. 122
4-6- بررسی درصد جذب Zn2+ و Co2+ موجود در پساب......................................................................... 124
4-7- بررسی تخریب یا عدم تخریب جاذب نانو ذرات γ-Fe2O3@HAPپس از واجذبی................... 124
4-7-1- طیف FTIR نانو جاذب γ-Fe2O3@HAPمربوط به فرایند واجذب......................................... 125
4-7-2- طیف XRD نانو جاذب γ-Fe2O3@HAPمربوط به فرایند واجذب......................................... 126
فصلپنجم: بحثوپیشنهادات
5-1- نتیجه گیری................................................................................................................................................... 128
5-2- پیشنهادات...................................................................................................................................................... 129
 منابع............................................................................................................................................................................ 131
خلاصه ی انگلیسی............................................................................................................................................... 162
 فهرست جداول
عنوان صفحه
 
جدول 1-1- خواص فیزیکی Fe3O4 و γ-Fe2O3................................................................................................. 17
جدول 1-2- خواص فیزیکی هیدروکسی آپاتیت............................................................................................... 32
جدول 1-3- مقایسه ی روش های مختلف سنتز پودر هیدروکسی آپاتیت................................................ 34
جدول 2-1- خواص عمومی و اتمی کبالت.......................................................................................................... 44
جدول 2-2- خواص فیزیکی کبالت....................................................................................................................... 44
جدول 2-3- خواص عمومی و اتمی روی............................................................................................................. 48
جدول 2-4- خواص فیزیکی روی........................................................................................................................... 48
جدول 2-5- شرایط رسوب دهی فلزات سنگین در عملیات رسوب دهی شیمیایی................................ 53
جدول 3-1- آزمايشهاي طراحي شده جهت بهینه سازی فاکتورها با نرم افزار باکس- بهکن .......... 104
جدول 4-1- میزان و درصد جذب Co2+ موجود در محلول ppm100 Co(NO3)2. 6 H2O ...... 110
جدول4-2- میزان و درصد جذب Zn2+ موجود در محلول ppm 100 Zn(NO3)2. 6 H2O ....... 111
جدول4-3- نتايج جذب آزمايشهاي طراحي باکس- بهکن برای 3 فاکتور انتخابی............................ 113
جدول 4-4- مقادیر بهينه pH،γ-Fe2O3@HAP و زمان برای Zn2+و Co2+....................................... 121
جدول 4-5- مقادیر جذب یون های Zn2+و‍‍ Co2+بعد از اعمال شرایط بهینه......................................... 122
جدول 4-6- ترکیبات مورد استفاده و میزان و درصد جذب Zn2+ و Co2+ در فرایند واجذبی........ 123
جدول 4-7- میزان جذب Zn2+ و Co2+موجود در پساب قبل و بعد از انجام فرایند جذب.............. 124
 
فهرست اشکال
 شکل 1-1- نمونه ای از حلقه پسماند در مواد فرومغناطیس.......................................................................... 14
شکل 1-2- نمونه ای از حلقه پسماند در مواد فرومغناطیس.......................................................................... 14
شکل 1-3- تاثیر بلوکهای میدانی در ایجاد پسماند مغناطیسی..................................................................... 14
شکل 1-4- ساختار کریستالی مگنتیت................................................................................................................. 16
شکل 1-5- ساختار کریستالی مگهمیت............................................................................................................... 17
شکل 1-6- مراحل سنتز Fe3O4 درون میکروارگانیسم.................................................................................. 22
شکل 1-7- ساختار کریستالی هیدروکسی آپاتیت............................................................................................ 29
شکل 2-1- نانوذرات اکسیدهای فلزی، نانو لوله های کربن دار، زئولیتها و دندریمرها.......................... 50
شکل 2-2- دسته بندی انواع فیلتر ها.................................................................................................................. 67
شکل 2-3- نحوه ی عملکرد نانوفیلتراسیون........................................................................................................ 71
شکل 2-4- بازیابی یون های فلزی از محلول های آبی توسط فیلتراسیون با پلیمر دندریمر................. 73
شکل 4- 1- SEM مربوط به نانوذرات γ-Fe2O3@HAPنقبل از فرایند جذب................................ 108
شکل 4-2- TEM مربوط به نانوذرات γ-Fe2O3@HAP قبل از فرایند جذب.................................... 108
شکل 4-3- طیف FTIR ناذرات γ-Fe2O3@HAP قبل از فرایند جذب............................................ 109
شکل 4-4- طیفXRDمربوط به γ-Fe2O3@HAP قبل از فرایند جذب............................................ 110
شکل 4-5- منحنی استاندارد جذب Co2+....................................................................................................... 111
شکل 4- 6- منحنی استاندارد جذب Zn2+...................................................................................................... 112
شکل 4-7- میزان تاثیر فاکتورهای مختلف موثر بر جذب Zn2+ و Co2+................................................. 114
شکل 4-8- رابطه مقادیر مختلف PH و γ-Fe2O3@HAPو زمان با درصد جذب................................ 114
شکل 4-9- تغییرات مقدار PH و γ-Fe2O3@HAPبا ثابت در نظر گرفتن زمان................................. 115
شکل 4-10- تغییرات مقدار میلی گرم γ-Fe2O3@HAPو زمان با ثابت در نظر گرفتن PH.......... 115
شکل 4-11- تغییرا مقدار PH و زمان با ثابت در نظر گرفتن مقدار میلی گرم γ-Fe2O3@HAP... 116
شکل 4-12- مقدار نسبی کاتیون Co2+ بر حسب PH................................................................................. 118
شکل 4-13- مقدار نسبی کاتیون Zn2+ بر حسب PH................................................................................. 119
شکل 4-14- طیف FTIR نانو جاذب γ-Fe2O3@HAPمربوط به فرایند واجذب................................ 125
شکل 4-15- طیف XRD نانو جاذب γ-Fe2O3@HAPمربوط به فرایند واجذب................................ 126
 
خلاصه فارسي:
در این تحقیق ابتدا نانو ذرات γ-Fe2O3@HAPسنتز شده و با اطمینان از سنتز موفق این نانو ذرات با توجه به طیف های XRD، FTIR و تصاویر SEMو TEM آن ها، این نانو ذرات به عنوان جاذب برای جداسازی یون های فلزی Zn2+ و Co2+ از محلول های آبیحاویcc 20 کبالت (II) و روی (II)ppm 10 به کار برده شدند و برای اندازه گیری جذب این فلزات از اسپکترومتری جذب اتمی شعله استفاده شد. علاوه بر این به منظور دستیابی به بالاترین بازده جذب فلزات سنگين توسط نانوذرات γ-Fe2O3@HAP، اثر عوامل مختلف از جمله مقدار گرم نانوذراتγ-Fe2O3@HAP، زمان استخراج و pH بررسي و توسط طراحی های کمومتری بهینه سازی شد. شرایط بهینه عبارت بودند از: 10 pH=،g 015/0γ-Fe2O3@HAP = و45Time = دقيقه كه موارد گفته شده توسط نرم افزار 1/5Statgraphics با استفاده از طراحي باكس-بهکن بهینه سازی و سطوح بهينه این فاكتورها تعيين شد. در شرایط بهینه نزدیک به 100% کاتیونهای مذکور جذب نانوذرات شده و از محیط آبی حذف شدند. همچنین بر روی پساب حاویppm Zn2+ 3/22وppm Co2+ 5 فرایند جذب با جاذب MNHAP را در شرایط بهینه انجام داده و به جذب 99% روی (II) و 96% کبالت (II) دست یافتیم. فرایند جذب سطحی Zn2+ و Co2+بر روی جاذب MNHAP با مکانیسم های جاذبه ی الکترواستاتیک، تشکیل کمپلکس سطحی، تبادل یون صورت گرفته است. علاوه بر موارد بیان شده آزمایشات واجذبی را توسط 3 شوینده ی HNO3یک نرمال، EDTA سه صدم مولار، CaNO3. 4H2Oیک دهم مولار بعد از اعمال فرایند جذب در شرایط بهینه انجام دادیم و به نتایج رضایت بخشی دست یافتیم . سپس به منظور بررسی تخریب یا عدم تخریب جاذب، طیفهای FTIR و XRD از جاذب گرفته شد و تفسیر طیفهای بدست آمده بیانگر عدم تخریب جاذب γ-Fe2O3@HAPبود.
كليد واژه: نانو ذرات مغناطيسي، جاذب هاي مغناطيسي قابل بازيافت، نانو ذرات مغناطيسي گاما اكسيد آهن با پوشش هيدروكسي آپاتيت، فلزات سنگين، دستگاه اسپكترومتري جذب اتمي شعله
مقدمه
امروزه در جهان بسياري از مردم به دلايل بلاهاي طبيعي، جنگ و زير ساختهاي ضعيف خالص سازي آب، به آبی بهداشتي دسترسي ندارند. بر طبق آمارهای موجود و به نقل از سازمان جهانی بهداشت، حدود يكميلياردنفر به منابع آبي سالم و بهداشتی دسترسي نداشته و این میزان چیزی حدود یک ششم جمعیت کره زمین را در بر می گیرد.
فلزات سنگین به دلیل تجمع زیستی شان، عدم زیست تخریب پذیریشان، سمیتشان به عنوان تهدیدی جدی برای بشر محسوب می شوند.رشد صنعت و کاربرد فلزات سنگین در فرایند های صنعتی زیاد، منجر به افزایش غلظت فلزات سنگین در فاضلاب ها و محیط شده، بنابراین جداسازی و حذف آن ها از آب های آلوده، پساب ها و آب آشامیدنی بسیار ضروری می باشد.
روش هاي مختلفي براي حذف فلزات سنگين از آبهاي صنعتي به كار مي­روند از جمله : رسوب دهي شيميايي، انعقادو ته نشینی، انعقاد الكتريكي، كاربرد رزين هاي تبادل يون، فرايند هاي جداسازي غشايي (اسمز معکوس، نانو فیلتراسیون، الکترو دیالیز)، جذب سطحي(جاذب های متداول اصولاً شامل کربن فعال، زئولیت، خاک رس، موادپلیمری و زیست توده می باشد.) وجداسازي مغناطيسي.
آنچه در این مبحث، بیش از بیش دنبال آن هستیم، ایجاد بستری مناسب، برای دستیابی به آبی سالم، با کیفیت و مقرون به صرفه است. به یمن استفاده از شیوه های جدید مخصوصاٌ نانوتکنولوژی در تصفیه آب، شرایط ذکر شده برای ما میسر گردیده است، بطوریکه با توجه به حذف موثر آلاینده ها و کاهش هزینه های تمام شده تولید آب سالم، استفاده از این فناوری ها، نسبت به روشهای قدیمی بیشتر مورد توجه و استقبال قرار گرفته است.از میان تکنولوژی های متداول به منظور جداسازی یون های فلزی سنگین از محلول های آبی، برای برطرف کردن نواقص و کاستی های این روش ها، جاذب نانو ذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت که در آن تکنولوژی جداسازی مغناطیسی با فرایند جذب سطحی ترکیب شده به کار رفته است.
هیدروکسی آپاتیت به دلیل ظرفیت جذب بالای فلزات سنگین، جذب سریع، حلالیت کم در آب، زیست- سازگاری، در دسترس بودن، سهولت تهیه، هزینه ی پایین و پایداری در مقابل ترکیبات اکسنده و کاهنده یک ماده ی ایده ال برای جداسازی فلزات سنگین می باشد.
تثبیت HAP بر سطح نانو ذرات مغناطیسی منجر به رفع مشکل برگشت ناپذیری، افزایش بازده فرایند جذب و بازیافت جاذب، جذب انتخاب پذیر و اختصاصی، بالا رفتن سرعت جذب، جلوگیری از اکسیداسیون سریع هسته اکسید آهن در محیط آبی شده وامکان جداسازی سریع و ساده ی جاذب با اعمال یک میدان مغناطیسی را فراهم می کند. بنابراین می توان انبوهی از فاضلاب را در دوره ی زمانی خیلی کوتاه بدون تولید هیچ آلودگی، با عملیات ساده، اقتصادی و راندمان بالا تصفیه نمود.
در این پایان نامه در فصلاول به توضیح نانو فناوری، نانو ذرات، نانو ذرات مغناطیسی، طبقه بندی مواد از لحاظ مغناطیسی، نانو ذرات اکسید آهن، روش های سنتز و کاربرد نانو ذرات اکسید های آهن، اصلاح سطح، هیدروکسی آپاتیت، خواص هیدروکسی آپاتیت، روش های سنتز و کاربرد هیدروکسی آپاتیت، پرداخته شده است. در فصل دوم اثرات فلزات سنگین بر روی انسان و محیط زیست، ضرورت جداسازی فلزات سنگین از آب، کاربرد فناوری نانو در صنعت آب، روش های جداسازی فلزات سنگین، جاذب γ-Fe2O3@HAP، مروری بر مطالعات قبلی مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل سوم مواد، تجهیزات مورد استفاده و روش کارهای انجام شده بیان شده. در فصل چهارم به تجزیهوتحلیلوبیاننتایجحاصلازتحقیق و پیشنهادات پرداخته شده است
1-1 - ضرورت انجام تحقیق
با توجه به رشد صنعت و جمعيت جهاني آلودگي های ناشي از فلزات سنگين به عنوان تهديدي جدي براي محيط زيست به حساب مي آيند[210]. فلزات سنگين در فرايندهاي صنعتي زيادي كاربرد دارند مثل صنايع باطري سازي، آبکاری، ساخت شیرهای آب، محصولات بهداشتی مراقبت فردی (شامپوها و دیگر موادی که برای مو مصرف می شوند، دهان شویه ها، خمیر دندان و صابون) و غیره[229]. فلزات سنگین دارای ارزش زیادی می باشند، اما در صورتی که بیش از اندازه مجاز در رژیم غذایی انسان وارد شوند باعث ناراحتی های زیادی برای انسان می شوند[229]. تحقیقاتی که روی اثرات سمی فلزات سنگین انجام شده است تائید می کند که این مواد مي توانند مستقيماً با مختل كردن عوامل مغزي و عصبي بر روي انسان و حيوان اثر بگذارند. فلزات سنگین بر روی مواد انتقال دهنده پیامهای عصبی و عملکرد آن ها تاثیر گذاشته و فرایندهای متابولیکی بی شماری را در بدن تغییر می دهند. سیستمهایی که عناصر فلزی سمی می توانند به آن ها آسیب رسانده و برای آن ها مشکل ایجاد کنند، خون و عروق قلبی، مسیر های سم زدائی بدن (کولون، کبد، کلیه و پوست)، غدد هورمونی، مسیرهای تولید انرژی، آنزیم ها، سیستم گوارش، سیستم ایمنی، اعصاب مرکزی و محیطی، تولیدمثل و مجاری اداری هستند.بنابراين حذف يون فلزات سنگين مانند كبالت(II) وروی II)) از آبهاي آلوده و آبهاي آشاميدني بسيار سودمند و ضروري مي باشد[52].
 1-2- بیان مسئله
روشهاي مختلفي براي حذف فلزات سنگين از آبهاي صنعتي به كار مي­روند از جمله : رسوب دهي شيميايي، انعقادو ته نشینی، انعقاد الكتريكي،كاربرد رزين هاي تبادل يون، فرايند هاي جداسازي غشايي (اسمز معکوس، نانو فیلتراسیون، الکترو دیالیز)، جذب سطحي(جاذب های متداول اصولاً شامل کربن فعال، زئولیت، خاک رس، موادپلیمری و زیست توده می باشد.) وجداسازي مغناطيسي.
رسوب یون های فلزی به صورت هیدروکسید و سولفید یکی از ابتدایی ترین روش های حذف فلزات سنگیناز آب است.این روش دارای معایبی همچون مصرف اضافی مواد شیمیایی و تولید حجم زیادی از فاضلاب جامد برای دفع است[230]. روش انعقاد و ته نشینی برای حذف موادآلاینده در فرم کلوئیدی یا معلق به کار می رود.در این روش نیز موادشیمیایی به عنوان منعقد کننده به آب اضافه می شوند[50]. در روش انعقاد الکترودی عامل منعقد کننده توسط الکترواکسیداسیون یک آند تولید می شود. لجن تولید شده در این روش نسبت به روش های قبلی کمتر می باشد و از معایب این روش بازده کم آن برای غلظت های کم فلزات است [52]. استفاده از روش تبادل یون مفیدتر به نظر می رسد اما این روش نیز دارای معایبی همچون به کار گرفتن حجم زیادی مواد شیمیایی برای احیاء رزین تبادل یون و مشکل دفع دورریز حاصل از آن میباشد[201]. معمولترین روش برای جذب فلزات سنگین استفاده از جاذب های متخلخل مخصوصاً کربن فعال، دی اکسید سیلیکون، آلومینیوم فعال و زئولیت می باشد. ایراد جاذب های متخلخل، زمان طولانی برای رسیدن به تعادل (به علت مقاومت در برابر نفوذ در خلل و فرج) و سختی فعال سازی مجدد جاذب می- باشد[148].
 امروزه روش جداسازي مغناطيسي يكي از روش هاي نويد بخش براي پاك سازي محيط زيست مي باشد[148، 32]. زيرا هیچ گونه فاضلابی تولید نمی کند، توانايي كار براي مقدار زياد فاضلاب در زمان كوتاه را دارد و همچنين به آساني قابل جداسازی توسط اعمال ميدان مغناطيسي مي باشد. به علاوه در شرايط پيچيده ي جداسازي مثلاً هنگامي كه آب آلوده شامل ذرات جامد مي باشد اين روش قابل انجام است[171]. اين روشداراي سرعت بالايي مي باشد و همچنین بعد از جذب یون های فلزات بر روی ذرات جاذب مغناطیسی، با قرار دادن ذرات در یک میدان مغناطیسی دائم یا غیر دائم به راحتی می توان آن ها را از محلول جدا کرد. بنابراین این روش مشکل جاذب هاي متخلخل (سرعت پايين) و غشاها (پيچيدگي و بازده كم) را ندارد. همچنين در اين روش فاضلاب ثانوی توليد نمي شود[139 ، 103]. اما علاوه بر مزیت های متعدد در این روش مشکلاتی وجود دارد مانند اینکه این روش، ظرفيت جذب سطحي بالايي ندارد و نسبت به فلزات سنگين گزينش پذير نيست. به علاوه، یون های دیگر موجود در آب مانند فسفات ها نیز به خوبی جذب جاذب مغناطیسی می شوند و حتی برای جذب با فلزات سنگین رقابت می کنند[201 ، 103]. بنابراين براي غلبه بر اين مشكلات در اين تحقيق از اين روش به صورت تركيبي با روش جذب سطحي استفاده شده است كه روش جذب سطحي داراي مزايايي مانند عمليات ساده، راندمان بالا و اقتصادي بودن مي باشد[52]. همچنين ذرات مغناطيسي را به عنوان پايه قرار داده و با پوششي از هيدروكسي آپاتيت پوشاندهايم تا ظرفیت جذب بدین طریق افزایش یابد. با این کار جذب انتخاب پذیر شده و یون های دیگر مانند فسفات ها جذب نمی شوند، سرعت جذب بالا می رود و مشکل برگشت ناپذیری نیز حل می شود. در این حالت هم مانند حالتی که جاذب مغناطیسی بدون پوشش به کار می رود بعد از عمل جذب می توان ذرات جاذب را با قرار دادن محلول در یک میدان مغناطیسی مناسب جدا نمود[210 ،201].
هيدروكسي آپاتيت)2 Ca10(PO4)6(OHمهمترين عضو خانواده ي معدني آپاتيت است كه ماده ي ايده ال براي تصفيه ي آلودگي هاي طولاني مدت است. اين ماده داراي مزايايي همچون ظرفيت بالا براي جذب سطحي فلزات سنگين، انحلال پذيري كم در آب، مقاومت بالا تحت عوامل اكسنده و كاهنده، در دسترس بودن و هزينه ي پايين مي باشد[194 ، 186]. امروزه نانو ذرات به علت خواص متفاوتشان جذابيت زيادي در جوامع علمي دارند. سطح ويژه ي بزرگ و سايت هاي فعال زياد نانو ذرات آن ها را قادر مي سازد تا ظرفيت جذب بالاتري در مقايسه با ميكرو جاذب ها و ميكرو ذرات داشته باشند. بنابراين جاذب هاي نانو مغناطيسي پوشش داده شده بسيار مفيد و جالب توجه مي باشند[148، 95 ، 87].
وایت[1] و همکاران در سال 2008 برای جداسازیZn2+،Pb2+،Cu2+،Cd2+،Ni2+ ،As3+ توسط نانوذرات γ-Fe2O3پوشیده شده توسط پلیمر پلی سیستین آزمایشاتی انجام دادند[210].
یانگ چوانگ چنگ [2] و همکارانش در سال 2005 نانوذرات مغناطیسی پوشیده شده با کیتوسان را برای جذب یون های کبالت به کار گرفتند ]53 .[
اما تا به حال جداسازي فلزات سنگین Co2+وZn2+ از محلول هاي آبي به كمك MNHAP به عنوان جاذب سطحي در مقالات گزارش نشده است.
 1-3- اهداف پژوهش
سنتز نانو ذرات مغناطيسي آهن پوشيده شده با HAP، به كارگيري MNHAP به عنوان جاذب براي جداسازي يون هاي فلزيZn2+وCo+2 از محلول آبي واندازه گيري جذب اين فلزات با اسپكتروسكوپي جذب اتمي شعله، بررسی تاثير پارامترهايي مانند دما، زمان تماس، غلظت اوليه ي يون فلزي و PH محلول بر روي جذب اين يون هاي فلزي توسط نانوذارت مغناطیسی سنتز شده به منظور دستیابی به بالاترین بازده جذب این فلزات سنگین.
در اين تحقيق براي اندازه گيري غلظت باقيمانده ي يون هاي كبالت II)) و روی (II) روش طيف سنجي جذب اتمي شعله، به دليل حساسيت زياد، حد تشخيص مناسب، هزينه ي تجزيه ي كم مورد استفاده قرار گرفته است[32].
 1-4 - فناوری نانو
" نانو " در اصل و یا به نوعی در زبان علمی یک پیشوند برای واحدهای اندازهگیری بوده، و معادل 9-10 می باشد[13].
به بیان برنامه پيشگام ملي آمريكا فناوری نانو عبارتست از :
توسعه علمي و تحقيقاتي در سطوح اتمي، مولكولي يا ماكرومولكولي، در محدوده اندازه هاي طولي از ۱ تا ۱۰۰ نانومتر.
ساخت و كاربرد ساختارها، تجهيزات و سيستم هايي كه به علت ابعاد كوچك و يا متوسط خود داراي ويژگي- ها و كاركردهاي نوين و منحصر به فردي هستند[13].
اولین جرقه فناوری نانو در سال 1959 زده شد. در این سال ریچارد فاینمن ایده ی فناوری نانو را مطرحکرد وی بیان نمود که در آینده ا ی نه چندان دور مولکول ها و اتم ها تغییر می یابند بنابراین جرقه آغاز فناوری نانو به زمان سخنرانی فاینمن باز می گردد اما واژه ی نانو فناوری توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال 1974 استفاده شد ولی در اصل باید کی اریک در کسلر را پدر نانو فناوری نامید چرا که نانو فناوری در سال 1986 در کتابی از وی که با عنوان موتور های آفرینش بسط داده شد، مطرح گردید[212، 70]. با گذر از میکرو ذرات به نانو ذرات، باتغییر برخی از خواص فیزیکی روبرو می شویم که دو مورد مهم آنها عبارتند از : افزایش نسبت مساحت سطح به حجم ذرات و ورود اندازه ذره به قلمرو اثرات کوانتومی [188]. افزایش نسبت سطح به حجم ماده که به تدریج با کاهش اندازه ی ذره رخ می دهد، باعث غلبه یافتن رفتار اتم های واقع در سطح ذره به رفتار اتم های درونی می شود.
افزایش سطح، واکنش پذیری نانو ذرات را به شدت افزایش می دهد زیرا تعداد مولکول ها یا اتمهای موجود در سطح در مقایسه با تعداد اتمها یا مولکولهای موجود در توده ی نمونه بسیار زیاد است، به گونه ای که این ذرات به شدت تمایل به کلوخه ای شدن دارند. در بعضی مواقع برای حفظ خواص مطلوب نانو ذرات، جهت پیشگیری از واکنش بیشتر، یک پایدار کننده را بایستی به آن ها اضافه کرد که آن هارا قادر می سازد در برابر سایش، فرسودگی و خوردگی مقاوم باشند. مساحت سطح زیاد، خواص ویژهای همچون افزایش استحکام یا افزایش مقاومت حرارتی یا شیمیایی را موجب می شود [188].
در گذر از مکانیک کلاسیک به مکانیک کوانتومی، به محض آن که ذرات به اندازه کافی کوچک شوند، شروع به رفتار مکانیک کوانتومی می کنند. ویژگی های نقاط کوانتومی مثالی از این دسته است. این نقاط گاهی اتمهای مصنوعی نامیده می شوند زیرا الکترون های آن ها مشابه الکترون های محبوس در اتم ها، حالات گسسته و مجازی از انرژی را اشغال می کنند[188].
 
1-4-1 - نانو ذرات
یک نانو ذره به ذره ای گفته می شود که دارای ابعادی بین 1 تا 100 نانومتر باشد. نانو ذرات را به 4 گروه فلزی، سرامیکی، بین فلزی، پلیمری دسته بندی می کنند[218].
نانو ذرات در حال حاضر از طیف وسیعی از مواد ساخته می شوند، معمول ترین آن ها نانو ذرات سرامیکی می باشد که به بخش سرامیک های اکسید فلزی نظیر اکسید های تیتانیوم، روی، آلومینیوم و آهن و نانو ذرات سیلیکات که عموماً به شکل ذرات نانو مقیاسی خاک رس می باشند، تقسیم می شوند که طبق تعریف حداقل یکی از ابعاد آن ها باید کمتر از 100 نانو متر باشد[188].
 
ابتدا نانو ذرات فلزی در قرن هجدهم تولید شده اند، اما تولید نمونه های همگن آن ها به طور کنترل پذیر در دهه گذشته امکان پذیر شده است.
نانو ذرات می توانند با پلیمریزاسیون یا به وسیله ی آمیزش ذوبی (اختلاط با یک پلاستیک مذاب) با پلیمر ترکیب شوند[188].
نانو ذرات فلزی خالص می توانند بدون اینکه ذوب شوند (تحت نام پخت) در دماهای پایین تر از دمای ذوب ذرات بزرگ تر، وادار به آمیخته شدن با یک جامد شوند، این کار منجر به سهل تر شدن فرایند تولید روکش و بهبود کیفیت آن ها، خصوصاً در کاربرد های الکترونیکی نظیر خازن ها، می گردد[188].
نانو ذرات سیلیکاتی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند ذراتی با ضخامت تقریباً 1 نانومتر و عرض 100 تا 1000 نانومتر هستند. این مواد سال ها پیش از این تولید می شده اند، معمول ترین نوع خاک رس که مورد استفاده قرار می گیرند موریلونیت[3] یا آلومینو سیلیکات لایه ای می باشد[188].
نانو ذرات اکسید های فلزی تمایل به داشتن اندازه یکسانی در هر 3 بعد، از دو یا سه نانو متر تا 100 نانومتر، دارند(ممکن است تصور شود که چنین ذرات کوچکی در هوا معلق می مانند، اما در واقع آن ها به وسیله ی نیروهای الکترواستاتیک به یکدیگر چسبیده و به شکل پودر بسیار ریزی به نظر می رسند[188].
اکسید های فلزی بدست آمده از فلزات اصلی مثل سیلسیم، آلومینیوم، کلسیم، منیزیم، اکسیدهای عایق هستند و اکسید های فلزات واسطه مثل کروم (III) و آهن (III)، نیکل (III)، تیتانیم و روی در دسته اکسید های فلزی هادی یا نیمه هادی قرار می گیرند [72].
نانو ذرات سرامیکی اکسید فلزی نیز می توانند در ایجاد لایه های نازک (بلوری و آمورف) مورد استفاده قرار گیرند. نانو ذرات سرامیکی نیز می توانند، مانند نانو ذرات فلزی، در دماهای کمتر از دمای همانند های غیر- نانو مغناطیسی خود به سطوح و مواد توده ای تبدیل شوند و هزینه ی ساخت را کاهش دهند. سیم های ابر- رسانا از نانوذرات سرامیکی ساخته می شوند[188].
نانو ذرات سرامیکی اکسید فلزی، فلزی و سیلیکاتی با کاربرد های کنونی و پیش بینی شده بخش اعظم نانو ذرات را تشکیل می دهند [188].
 
1-4-2- نانوذرات مغناطیسی
اهمیت علمی و فن اوری نانو ذرات مغناطیسی سه دلیل عمده دارد[188]:
1) تعداد زیادی از ساختار های مغناطیسی با خصوصیات فیزیکی قابل توجه وجود دارند، از نانو مغناطیس- های طبیعی و نسبتاً ساده گرفته تا نانو ساختار های پیچیده مصنوعی.
2) کاربرد اثرات اندازه ی نانو در توصیف و پیشرفت خواص مواد مغناطیسی
3) ایجاد زمینه های پیشرفت فن آوری توسط نانو مغناطیس
پدیده های بیومغناطیس طبیعی ناشی از ذرات مگنتیت هستند که در باکتری ها، حشرات، مغز زنبور، کبوتر، ماهی و حیوانات بزرگتر وجود دارند. این ذرات بین 1 تا 100 نانومتر می باشند. ذرات مغناطیسی نانومتری در سیستم های سوپر پارا مغناطیس، فروسیالات، شهاب سنگها دیده می شوند.
نانو مغناطیس به مواد فرو و فری کوچکی که در آن ها گشتاور های مغناطیسی خالص کوچکی وجود دارد اطلاق می شود. این گشتاور ها در حوزه های مجاور متفاوتند، اما دلیل سودمند بودن مواد فری و فرو ناشی از این امر است که در یک میدان مغناطیسی خارجی تمام حوزه های مغناطیسی با یکدیگر هم جهت می-شوند و حتی بعد از قطع میدان خارجی نیز مقداری مغناطش باقی مانده وجود دارد. نانو ذات مغناطیسی پس از مغناطيس شدن، تمايل زيادي براي از دستدادن اين خاصيت و بازگشت به حالت طبيعي ندارند.
وقتی قطر ذرات مغناطیسی به یک حد بحرانی برسد، نمی توانند بیش از یک حوزه را تقویت نمایند و بنابر- این تک حوزه نامیده می شوند. قطر اين حوزه‌ها درمحدودة يک تا چند هزار نانومتر است. بسیاری از ویژگی ذرات تک حوزه ای با این فرض که تمام اسپین ها به طور نسبتاً قوی با یکدیگر جفت شده اند و به عنوان یک اسپین غول پیکر عمل می کنند، توصیف می شوند. این رفتار مبنای نظریه سوپرپارامغناطیس (مواد فرومغناطیس که اندازه ذره از یک حوزه منفرد کوچکتر می باشد) نیز می باشد.
 

👇 تصادفی👇

نمونه سوالات تخصصی رشته کارشناسی مدیریت دولتی- مدیریت تعاونیها کد درس: 1222065طراحی و ساخت سایت کوهنوردی( با قابلیت ویرایش کامل پروژه و داکیومنت با فرمت فایل Word آماده پرینت )تعداد صفحات 62BLUEPRINT 340بررسي موضوعي تغيير جنسيت در فقه و حقوق ايراندانلود پروژه کتابخانه متن باز بر پایه جاوا اسکریپتنمونه سوالات آزمون استخدامی سازمان ثبت احوال تهران (خرداد۹۴)ADVANCED POWER RECTIFIER CONCEPTS343- تحلیل ترک بین لایه ای در مواد کامپوزیت با استفاده از روش اجزاء محدود توسعه یافته (X-FEM)پایان نامه ارشد نگرشی بر حالات گروه های مختلف بشر در روز های قیامت از نگاه قران و روایات ✅فایل های دیگر✅

#️⃣ برچسب های فایل سنتز نانوذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت و بررسی عملکرد آنها برای جذب كبالت (II) و روی II)) از محلولهای آبی و اندازه گیری با اسپکترومت

سنتز نانوذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت و بررسی عملکرد آنها برای جذب كبالت (II) و روی II)) از محلولهای آبی و اندازه گیری با اسپکترومت

دانلود سنتز نانوذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت و بررسی عملکرد آنها برای جذب كبالت (II) و روی II)) از محلولهای آبی و اندازه گیری با اسپکترومت

خرید اینترنتی سنتز نانوذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت و بررسی عملکرد آنها برای جذب كبالت (II) و روی II)) از محلولهای آبی و اندازه گیری با اسپکترومت

👇🏞 تصاویر 🏞