» :: نوشته سنتز و شناسایی نانوکامپوزی ت هالویسایت نانولوله/گراف ناکسید به غرض حذف سرب از محیط زیست
سنتز و شناسایی نانوکامپوزی ت هالویسایت نانولوله/گراف ناکسید به منظور حذف سرب از محیط تعیش
آغاز
فل زهای سنگین در بیشتر نقاط دنیا حرف ویژگ یهای فیزیکی و
کیمیاوی الوان و در غلظ تهای متفاوت به عنوان آلودهکننده
محیط تعیش مطرح بوده و ازطریق پسا بهای صنعتی، استعمال
سوخت، تهی ساختن فاضلاب های شهرنشین مصرف لجن ب هدست آمده از
تصفیه فاضلاب به عنوان بارورکننده زمین، به اسم وارد م یشوند
و برای آدم ها و دیگر موجودات زنده و محیط تعیش اثرات
زیان باری را به پشت دارند. سرب جزء عناصر سنگین، زهرآگین و
صفت شخوار است که دارای صبغه خاکستری کدری است.
رو شهای حذف فل زهای وزین از فاضلاب به سمت صورت کلی
حاوی رو شهای فیزیکی، رو شهای شیمیایی، چهره شهای زیستی
است. رو شهای فیزیکی عبارتند از انجذاب سطحی، اسمز معکوس،
تبخیر، ... که انجذاب سطحی یک فرایند فیزیکی- کیمیاوی است و
.] به طورکلی در فاز جماد - صفت اتفاق می افتد ] 1
در سا لهای اخیر استفاده از نانوذرات به عنوان جاذ بهایی با
بازده انجذاب بالا توجه اضافی را به خود جلب کرده است. گراف ناکسید
با داشتن سطح اختصاصی بالا یکی از همین جاذ ارزش به شمار م یآید
1 از گروه آلومینوسیلیکا تهای )HNTs( 2[. نانولول ههای هالویسایت [
rmt@iausr.ac.ir
1. Halloysite nanotubes
26
سال هشتم، شماره 4، زمستان 93 )JARC( نشریه پژوه شهای کاربردی در شیمی
در سطح اندرونی و گرو ههای Al-OH دولایه متشکل از رهن ههای
باب سطح خارجی و ب هطورکلی از خانواده ر اختر بوده که به Si-O-Si
.] طور اسم در کره زمین باب طول میلیو نها سال تشکیل ش د هاند ] 3
شاید یکی از مه مترین کاربر دهای هالوسیت نانولول ههای هالویسایت
اسم که امروزه مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است استفاده از
آن به سمت آغاز یک نانوجاذب طبیعی )با توجه به مساحت سطح ویژه
بالای آن( ب هصورت جدا یا مخلوط درکامپوزی تها )به آغاز فاز زمینه
یا پرکننده( برای حذف فل زهای سنگین با توجه به ابهت بررسیها
.] ز یست محیطی و ه مچنین کاربر دهای کاتالیستی است ] 3 و 4
ب هصورت تک HNT در سا لهای اخیر، دونگ و همکارانش ] 4[ از
استفاده کر ده اند. استفاده از کامپوزیت )Zn( جزیی درحذف فلز روی
)VI( در حذف اورانیم β-cyclodextrin HNT/Fe3O سه جزیی 4
ب هوسیل هی یانگ و همکارانش ] 5[ اعلام شده است. بهکارگیری
] برای حذف رنگ کاتیونی متیل ویولت ] 6 HNT/Fe3O ک امپوزیت 4
و متیل اورانژ و ارزق متیلن ] 7[ نیز در سا لهای اخیر اعلام شده
است. در زمینه حذف سرب از محی طهای آبی ب هوسیل هی جاذ بهای
متفاوت همانند جاذ بهای گیاهی، صنعتی و سنتزی، استفاده از
پوست شلتوک حرف بازده 68 تا 93 درصد ب هوسیل هی شاه محمدی در
سال 2011 گزارش شده است ] 8[. ه مچنین بهکارگیری نانوذرات
کیتوسان باب حذف سرب ب هوسیل هی اخلاصی و همکارانش در سال
2013 اعلام شده است ] 9[ که سرب با ثمر 86 درصد حذف
شده است. باب سا ل 2014 ، کومار و همکارانش ] 10 [ استعمال از
باب حذف MnFe2O کامپوزیت گراف ناکسید- نانوذرات مغناطیسی 4
سرب از آب حرف ثمر 100 درصد را گزارش کردند. ولی از بهکارگیری
ب هصورت صفت جزیی یا قید جزیی ب هصورت کامپوزیت HNT
ب هویژه کامپوزی تهای بر پایه نانوساختا رهای کربن بسان گرافن یا
گراف ناکسید درحذف فل زهای سنگین بسان سرب که هدف این طرح
پژوهشی است، گزارش قابل استنادی تاکنون منتشرنشده است.
بخش آزمایشی
مواد و دستگا هها
99 % ساخت کارخانه سیگما استعمال / از گرافیت حرف خلوص 55
شد. ه مچنین از پتاسیم کلرات، سولفوریک اسید، نیتریک
اسید و هیدروکلریک اسید، سدیم هیدرو اکسید و نیترات سرب،
ساختن شرکت مرک آلمان و نانولول ههای هالویسایت متعلق به
آمریکا، از بهر همنهاد گراف ناکسید و تهیه NaturalNano شرکت
نانوکامپوزی تها استفاده شد. برای شناسایی رمز هها و انداز هگیری
pH آلمان، آلت Hettich سرب از دستگا ههای سانتریفوژ الگو
ژاپن، همزن مغناطیسی مجهز به گرمکن و Hanna متر الگو
Bruker الگو FT-IR آلمان، آلت Heidolph همگ نکننده مدل
آلمان، Philips مدل )XRD( آلمان، دستگاه پراش پرتو ایکس
انگلستان، Cambridge دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی مدل
آمریکا و دستگ اه Agilent دستگاه اسپکتروسکوپی جذب اتمی الگو
انداز هگیری سطح سطح اختصاصی و حجم حفرات براساس روش
و با دستگاه BET (Brunauer, Emmett and Teller(
امریکا استعمال شد. Quantachrome
آماده نانوکامپوزیت تاخت جزیی هالویسایت/ گراف ناکسید
ابتدا گراف ناکسید حرف استفاده از آیین استادن مایر سنتز شد به
9 نیتریک اسید 67 درصد به آهستگی داخل ml این ترتیب که
18 ml بشر ریخته شد )دما بین 0 حرف 2 نگه داشته شد( بعد از آن
سولفوریک اسید 98 درصد مانند نیتریک اسید به آهستگی به سمت
مضامین درون آدم افزوده شد ب هگون های که دما زیر 5 درجه
سانت یگراد به کمک حمام یخ نگه داشته شد. در تمام این مراحل
محلول به استعانت همزن مغناطیسی با دور 250 حرف دقیقه ه مزده
5 ساعت و پتاسیمکلرات ) 11 گرم( / شد. 1 حار گرافیت طی 2
طی 5 گاهنما درون همان آدم ریخته شد. این آمیخته به سمت مدت 7
٪37 به HCl 13/5 از ml 250 ه مخورد. آنگاه rpm روز با چرخه
حجم 100 رسانده شد و مخلوط با ثانیه شس توشو داده شد. باب انتها
pH فراورده ب هدست آمده آنقدر با ماء مقطر شس توشو داده شد تا
آن به 7 رسید. در نهایت باب آون خلاء حرف دمای 60 درجه سانت یگراد
0 حار از گرافیت / خشک شد. برای تهیه نانوکامپوزیت، 0007
20 آب یون زدایی پاشیده شد و از بهر ml اکسید سنتز شده در
مدت 20 لطیفه ب هوسیله ی همگنکننده با چرخه 13000 بر دقیقه
سنتز و شناسایی نانوکامپوزیت هالویسایت نانولوله ...
27
واحد زمان ( هشتم، شماره 4، شتا 93 )JARC( نشریه پژوه شهای کاربردی در شیمی
همگن شد. باب این بار گرافیت اکسید به گراف ناکسید تبدیل
7 گرم نانولوله هالویسایت که باب 20 میلی لیتر ماء پخش / شد. 0
شده بود به محلول فوق افزوده شد پس از سانتریفوژ کردن جاذب
با آلت سانتریفوژ، محلول رویی چرخه ریخته شد و جاذب ته لوله
در آون خلاء خشک شد. کامپوزیت سنتز شده با دستگا ههای طیف
)XRD( دستگاه پراش پرتو ایکس ،)FT-IR( سنجی فروسرخ
مورد شناسایی قرار )SEM( و میکروسکوپ الکترونی روبشی
گرفت.
نتیج هها و بحث
FT-IR شناسایی گرافن اکسید با استعمال از طیف سنجی
چهره 1( این ترکیب دو کاست ارتعاش کششی ( FT-IR در طیف
که به سمت ترتیب متعلق به کربن متصل به سمت گروه C–O مربوط به پیوند
1398 cm- هیدروکسیل و کربوکسیل است، درناحی ههای 1066 و 1
مشاهده م یشود. ه مچنین نوار ارتعاش کششی مربوط به پیوند
1263 برازنده مشاهده cm- از گروه اپوکسی در ناحیه 1 C–O–C
است. از طرف دیگر می استطاعت دو نوار تزلزل کششی مربوط به
1601 cm- متعلق به کرب نهای اکسید نشده در ناحیه 1 C=C اتصال
1731 را مشاهده cm- امت کربوکسیل در ارض 1 C=O و پیوند
3442 متعلق به سمت cm- کرد. در نهایت یک ارتعاش قوی باب ناحیه 1
ایضاً چشم م یشود. O–H ارتعاش کششی اتصال
شناسایی گرافن اکسید حرف استعمال از الگوی پراش پرتو ایکس
)XRD(
) گرافن اکسید سنتز شده )شکل 2 XRD در رابطه با الگوی پراش
2 مرتبط به θ =12/ وجود پیک حرف شدت بسیار بالا در ناحیه 3
] گراف ناکسید است که حرف منابع موجود کاملا مطابقت دارد ] 10 و 11
2 م یتواند θ = وجود پیک کم شدت و به انتساب پهن در ارض ° 25
مربوط به مقدار ناچیزی ناخالصی ناشی از حضورگرافیت باشد.
[11] Y. Liu, X. Jiang, B. Li, X. Zhang, T. Liu, X. Yan, J. Ding, Q. Caib, J.
Zhang,J. Mater. Chem.A 2 (2014) 4264.
[12] Y. Guo, Sh. Guo, J. Ren, Y. Zhai, Sh. Dong, E. Wang, AcsNano4 (2010)
2429.
[13] L. Fan, Ch. Luo, M. Sun, H. Qiu, J. Mater.Chem. 22 (2012) 1033.
[14] A.H. Ramezanpour, A. Farrokhiyan, G.A. Sayyad, A. Kiyasat, J. Water &
Wastewater 90 (2014) 68. (In Persian)
[15]V.K.Gupta, Sh.Agarwal, T.A. Saleh, J.Hazard. Matre.185 (2011) 401.
گرافن اکسیده همنهاد شده FT-IR شکل 1- طیف
گرافن اکسید سنتز شده FT-IR چهره 1 طیف
گرافن اکسیده (XRD) شکل 2- الگوی پراشپرتو ایکس
شکل 3 الف-گرافن اکسیده همنهاد شده
شکل 3 ب تصویر گرافن اکسید سنتز شده
گراف ناکسید )XRD( شکل 2 الگوی پراش پرتو ایکس
محمدعلی تهرانی
