دانلود پروژه:سنتز کامپوزیت و نانو کامپوزیت پلی پیرول با استفاده از پایدار کننده پلی وینیل پیرولیدون و پلی اتیلن اکساید و اکسید نقره جهت جداسازی یون سرب در محیط آبی

                                                                                                                       فهرست مطالب

فصل اول: مبانی تئوری و نظری.. 1

1- 1 مقدمه. 2

1-2 فرایند دوپه کردن پلیمر. 3

1-2-1 انواع عامل های دوپه کردن(دوپانت). 4

1-2-2 دوپه کردن شیمیایی.. 4

1- 3 انواع پلیمرهای هادی(رسانا). 5

1-3-1 پلیمرهای ذاتاً رسانا 5

1-3-2 کامپوزیتهای پلیمری رسانا 6

1-3-3 قرار دادن پوشش رسانای الکتریسیته بر روی سطح پلیمر. 6

1-3-4 پلیمرهای رسانای آلی-فلزی.. 7

1-4 پلیمر هادی پلی پیرول.. 7

1-5 روش های سنتز پلیمرهای هادی.. 10

1-5-1 سنتز شیمیایی پلیمرهای هادی.. 10

1-5-2 سنتز الکتروشیمیایی پلیمرهای هادی.. 11

1-6 کاربردهای پلیمرهای هادی.. 11

1-6-1 مواد الکتروکروم(رنگزای الکترونی). 11

1-6-2 غشاهای هوشمند.. 12

1-6-3 رها ساز های کنترل شده. 12

1-6-4 حسگرها 12

1-6-5 حفاظت از خوردگی.. 12

1-6-6 تصفیه و جداسازی فلزات سنگین.. 13

1-6-7 باتری های قابل شارژ. 13

1-6-8 ابر  خازن ها 13

1-6-9 سلول های خورشیدی.. 13

1-7 افزودنی ها 13

1-7-1 پرکننده ها 13

1-7-2 سورفکتانتها 16

1-7-2-1 طبقه بندی سورفکتانتها 16

1-7-2-2 سورفکتانتهای پلیمری.. 17

1-7-2-3 کاربردهای مختلف سورفکتانتهای پلیمری.. 17

1-7-2-3-1 پلیمریزاسیون امولسیونی.. 17

1-7-2-3-2 کاربرد در غشا 17

1-7-2-3-3 سیستم های رهاسازی دارو. 18

1-8 کامپوزیت ها 18

1-8-1 انواع کامپوزیت ها از نظر نوع فاز زمینه(ماتریس). 19

1-8-2 کامپوزیت های پلیمری.. 19

1-8-2-1 ویژگی های کامپوزیت های پلیمری.. 19

1-8-2-2 کامپوزیت های پلیمری از نظر نوع فاز تقویت کننده. 19

1-8-2-2-1 کامپوزیت های لیفی 19

1-8-2-2-2  کامپوزیت های پودری.. 20

1-8-2-3 نقش ماتریس در کامپوزیتها ی پلیمری.. 20

1-8-2-4 نقش الیاف (فاز ناپیوسته )در کامپوزیت های پلیمری.. 20

1-8-3 نقاط قوت کامپوزیت ها 20

1-9 نانو کامپوزیتها 21

1-9-1 اجزاء تشکیل دهنده نانو کامپوزیتها 21

1-9-2 انواع نانو کامپوزیتها بر اساس نوع ماده زمینه. 22

1-9-2-1 انو کامپوزیت های پایه پلیمری(PMNCs). 22

1-9-2-2 نانو کامپوزیتهای پایه سرامیکی(CMNCs). 22

1-9-2-3 نانو کامپوزیت های پایه فلزی(MMNCs). 23

1-9-3 انواع نانو کامپوزیتها بر اساس نوع ماده پرکننده. 23

1-9-3-1 نانو کامپوزیت با تقویت کننده نانو ذره ای.. 23

1-9-3-2 نانو کامپوزیت با تقویت کننده نانو رشته ای یا نانو لیفی.. 24

1-9-3-3 نانو کامپوزیت نانولایه ای.. 25

1-9-4 سنتز نانو کامپوزیت های پلیمری.. 25

1-9-4-1 مخلوط سازی مستقیم.. 25

1-9-4-2  ریخته گری با حلال (فرآوری محلول). 25

1-9-4-3 پلیمریزاسیون درجا 26

1-9-5 مزیت نانو کامپوزیتها به کامپوزیتها 26

فصل دوم: فلزات سنگین و مروری بر روش های پیشین حذف فلزات سنگین.. 27

2-1 مقدمه. 28

2-2 فلزات سنگین.. 28

2-2-1 ضرورت جداسازی  و حذف فلزات سنگین.. 28

2-2-2 روش های مختلف حذف فلزات سنگین از آب وپساب… 29

2-2-2-1 ته نشینی شیمیایی.. 29

2-2-2-2 تبادل یونی.. 29

2-2-2-3 انعقاد ولخته سازی.. 29

2-2-2-4 فیلتراسیون غشایی.. 30

2-2-2-5 تصفیه الکتروشیمیایی.. 30

2-2-2-6 جذب سطحی.. 30

2-2-3 مکانیسم جذب در پلیمرهای هادی.. 32

فصل سوم: آزمایشات و نتایج تجربی.. 34

3-1 مقدمه. 35

3-2 مشخصات دستگاه ها 35

3-3 مشخصات مواد. 36

3-4 شرح آزمایش ها 36

بخش اول:آماده سازی جاذب ها 36

3-4-1 تهیه پلی پیرول خالص در محیط آبی.. 36

3-4-2 تهیه پلی پیرول در محیط آبی با استفاده از پلی وینیل پیرولیدون به عنوان پایدارکننده. 37

3-4-3 تهیه پلی پیرول در محیط آبی با استفاده از پلی اتیلن اکساید به عنوان پایدار کننده. 37

3-4-4 تهیه پلی پیرول/اکسید نقره در محیط آبی.. 37

3-4-5 تهیه پلی پیرول/اکسید نقره در محیط آبی با استفاده از پلی وینیل پیرولیدون به عنوان پایدار کننده. 38

3-4-6 تهیه پلی پیرول/اکسید نقره در محیط آبی با استفاده از پلی اتیلن اکساید به عنوان پایدار کننده. 39

بخش دوم:جداسازی.. 39

3-4-7 آماده سازی محلول حاوی یون سرب… 39

3-4-8 روش جداسازی یون سرب… 39

3-5 تأثیر ماده افزودنی (پایدار کننده) واکسید فلزی و غلظت آن بر مورفولوژی ذرات… 40

3-6 اندازه ذرات نانو کامپوزیت های تهیه شده. 47

3-7 بررسی ساختمان شیمیایی نانو کامپوزیت ها 48

3-8 بررسی نانوکامپوزیت پلی پیرول/ توسط آنالیز پراش پرتو ایکس(XRD). 56

3-9 نتایج حاصل از جداسازی.. 61

فصل چهارم: بحث و نتیجه گیری.. 63

4-1 جمع بندی نتایج.. 64

4-1-1 تحلیل کلی نتایج حاصله از میکروسکوپ الکترونی(SEM). 64

4-1-2 تحلیل کلی نتایج حاصل از بررسی طیف سنجی مادون قرمز(FTIR). 64

4-1-3 تحلیل کلی نتایج حاصل از بررسی پراش اشعه ی ایکس(XRD). 65

4-1-4 تحلیل کلی نتایج حاصل از جداسازی.. 65

4-2 پیشنهادات… 66

5-مراجع.. 67

فهرست اشکال

شکل(1-1) ساختمان شیمیایی وفضایی منومر پیرول…………………………………………………………………………………………..7

شکل(1-2) نمای شماتیکی از یک سورفکتانت……………………………………………………………………………………………….16

شکل(1-3) تقسیم بندی سورفکتانت ها بر اساس سر قطبی آنها…………………………………………………………………………..16

شکل(1-4) ساختار کلی سورفکتانتهای پلیمری شانه ای……………………………………………………………………………………17

شکل(1-5) ساختمان کروی نمونه ای نانو ذره…………………………………………………………………………………………………24

شکل(1-6) ساختار نانو لوله ای…………………………………………………………………………………………………………………….24

شکل(2-1) مکانیسم جذب آنیون ها و کاتیون ها بر روی سطح نانوکامپوزیت بااستفاده ازمراکزفعال N-H………………32

شکل(3-1) تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی پیرول در محیط آبی…………………………………………………………………..41

شکل(3-2) تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی پیرول با استفاده از پایدارکننده PVPبا غلظتg/L5/0در محیط آبی…41

شکل(3-3) تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی پیرول با استفاده از پایدارکننده PVPبا غلظتg/L1در محیط آبی…….42

شکل(3-4) تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی پیرول با استفاده از پایدارکننده PEOبا غلظتg/L5/0در محیط آبی…42

شکل(3-5) تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی پیرول با استفاده از پایدارکننده PEOبا غلظتg/L1در محیط آبی……43

شکل(3-6) تصویر میکروسکوپ الکترونی O………………………………………………………………………………………..43

شکل(3-7) تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی پیرول/ O با غلظتg/L1در محیط آبی………………………………..44

شکل(3-8) تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی پیرول/ O با غلظتg/L1با استفاده از پایدارکننده PEOبا غلظتg/L1در محیط آبی………………………………………………………………………………………………………………………….44

شکل(3-9) تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی پیرول/ O با غلظتg/L2با استفاده از پایدارکننده PEOبا غلظتg/L1در محیط آبی………………………………………………………………………………………………………………………….45

شکل(3-10) تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی پیرول/ O با غلظتg/L1با استفاده از پایدارکننده PVPبا غلظتg/L1در محیط آبی………………………………………………………………………………………………………………………….45

شکل(3-11) تصویر میکروسکوپ الکترونی پلی پیرول/ O با غلظتg/L1با استفاده از پایدارکننده PVPبا غلظتg/L2در محیط آبی………………………………………………………………………………………………………………………….46

شکل(3-12) طیف FTIRنانو کامپوزیت پلی پیرول (a):بدون حضور پایدار کننده،(b):در حضور پلی وینیل پیرولیدون به عنوان پایدار کننده در محیط آبی…………………………………………………………………………………………………………………50

شکل(3-13) طیف FTIRنانو کامپوزیت پلی پیرول (a):بدون حضور پایدار کننده،(b):در حضور پلی اتیلن اکساید به عنوان پایدار کننده در محیط آبی…………………………………………………………………………………………………………………51

شکل(3-14) طیف FTIRنانو کامپوزیت پلی پیرول (a):بدون حضور اکسید نقره،(b):در حضور اکسید نقره به عنوان نانو ذره در محیط آبی……………………………………………………………………………………………………………………………………..52

شکل(3-15) طیف FTIRنانو کامپوزیت پلی پیرول/ O (a):بدون حضور پایدار کننده،(b):در حضور پلی وینیل پیرولیدون به عنوان پایدار کننده در محیط آبی……………………………………………………………………………………………….53

شکل(3-16) طیف FTIRنانو کامپوزیت پلی پیرول/ O (a):بدون حضور پایدار کننده،(b):در حضور پلی اتیلن اکساید به عنوان پایدار کننده در محیط آبی……………………………………………………………………………………………………54

شکل(3-17) طیف FTIR پایدار کننده های(a):پلی وینیل پیرولیدون،(b): پلی اتیلن اکساید…………………………………55

شکل(3-18) منحنی X-ray(a):پلی پیرول بدون حضور پایدار کننده در محیط آبی،(b): ………………………….57

شکل(3-19) منحنی X-ray(a):پلی پیرول/  (g/L1)بدون حضور پایدار کننده در محیط آبی،(b): پلی  پیرول/  (g/L1)در حضورPEO (g/L1) به عنوان پایدار کننده در محیط آبی……………………………………………………58

شکل(3-20) منحنی X-ray(a):پلی پیرول/  (g/L1)در حضورPVP(g/L1)به عنوان  پایدار کننده در محیط آبی،(b):پلی پیرول/  (g/L1)در حضور PVP(g/L2)به عنوان پایدار کننده در محیط آبی…………………………59

شکل(3-21) منحنی X-ray:پلی پیرول/  (g/L2)در حضورPEO(g/L1)به عنوان  پایدار کننده در محیط آبی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………60

 

فهرست جداول

جدول (1-1) خصوصیات شیمیایی منومر پیرول……………………………………………………………………………………………….8

جدول (2-1) مقایسه روش های حذف فلزات سنگین از آب وپساب………………………………………………………………….31

جدول(3-1) مشخصات مواد استفاده شده در پژوهش………………………………………………………………………………………36

جدول(3-2) اندازه ذرات پلی پیرول با استفاده ازپایدار کننده مختلف واکسید نقره در محیط آبی……………………………47

جدول(3-3) پیکهای مربوط به شکل (3-12a)……………………………………………………………………………………………….48

جدول(3-4) پیکهای مربوط به شکل (3-12b)………………………………………………………………………………………………48

جدول(3-5) پیکهای مربوط به شکل (3-13b)………………………………………………………………………………………………48

جدول(3-6) پیکهای مربوط به شکل (3-15b)………………………………………………………………………………………………49

جدول(3-7) پیکهای مربوط به شکل (3-16b)………………………………………………………………………………………………49

جدول(3-8) اندازه ذرات محاسبه شده توسط معادله شرر…………………………………………………………………………………61

جدول(3-9) نتایج حاصل از جداسازی یون سرب از محلول آبی  حاوی یون سرب با غلظت (mg/L 5)…………………62