500) سرب(II)، کادميوم(II)، جيوه(II) و نقره(?) در آب بدون يون از نمکهاي Pb(NO3)2، Hg(NO3)2.H2O ، AgNO3 وCd(NO3)2.6H2O تهيه شد و محلول هاي آزمايشي با غلظت دلخواه از رقيق سازي محلول مادر تهيه گرديد. غلظت يون فلزات سنگين در محلول با استفاده از منحني کاليبراسيون بدست آمده توسط اندازه‌گيري جذب غلظت‌هاي مختلف يون‌هاي فلزي به ترتيب در8/228، 1/328، 7/357 و 0/217 نانومتر توسط دستگاه جذب اتمي بدست آمد. در سرتاسر اين تحقيق از آب بدون يون استفاده شد. علاوه بر اين، ظروف شيشه اي قبل از استفاده به مدت 12 ساعت در اسيد نيتريک رقيق غوطه ور شده و بعد با آب دوبار تقطير شسته شد.

2-3- دستگاههاي مورد استفاده
براي اندازهگيري pH محلولها از pH متر مدل 713 ساخت شرکت متراهم 24سوئيس استفاده شد. براي تعيين ابعاد و ساختار کريستالي نانو ذرات تهيه شده در اين تحقيق، دستگاه ميكروسكوپ الكتروني روبشي مدل (SEM, Philips, XL30, Netherland) و دستگاه XRD مدل 38066 RIVA) d/G.Via M. Misone, 11/D (TN) ITALY (مورد استفاده قرار گرفتند. در تهيه نانو ذرات از حمام مافوق صوت با توان 100 وات مدل (DSA100-SK2, Korea) استفاده شد. از سانتريفيوژ، هيتر، حمام آبگرم و ترازو با دقت چهار رقم اعشار براي موارد مورد نياز استفاده شد. همچنين براي تهيه طيف IR از نمونه هاي سنتزي از دستگاه FT-IR پرکين المر25 مدل spectrum GX استفاده گرديد. براي تصحيح غلظت فلزات سنگين در محلول از يک اسپکترومتر جذب اتمي شعله آئورا26 مجهز به يک اصلاح کننده زمينه دوتريم و هالو کاتد لامپ مخصوص سرب، جيوه، کادميم و نقره ( به ترتيب جريان 5 ميلي آمپر، طول موج 217 نانومتر و پهناي نيم باند 2/0 نانومتر – جريان 4 ميلي آمپر، طول موج 7/253 نانومتر و پهناي نيم باند 2/0 نانومتر – جريان 5 ميلي آمپر، طول موج 8/228 نانومتر و پهناي نيم باند 2/0 نانومتر – جريان 10 ميلي آمپر، طول موج 1/328 نانومتر و پهناي نيم باند 2/0 نانومتر ) با مشعل هوا-استيلن ( طول شکاف 10 سانتي متر و نسبت سوخت به اکسيدانت 1 به 2) استفاده شد.

2-4- سنتز نانو ذرات آهن
نانو ذرات مورد استفاده با روش گزارش شده همرسوبي – کاهش تهيه شدند [77]. 68/11 گرم از FeCl3.6H2O و 30/4 گرم از FeCl2.4H2O در 200 ميلي ليتر آب بدون يون تحت جو گاز نيتروژن و دماي 85 درجه سانتي گراد و هم زدن شديد بخوبي حل گرديد و سپس 20 ميلي ليتر از آمونياک 30% قطره قطره به محلول اضافه شد و رنگ محلول به سرعت از نارنجي به سياه تغيير کرد. نانوذرات توليد شده طبق دستورالعمل مرجع [77] شسته شد و در آب بدون يون با غلظت 40 گرم بر ليتر نگهداري شد. سپس 20 ميلي ليتر از محلول بالا در يک بالن سه دهانه 250 ميلي ليتري قرار داده شده و بعد از ته نشين شدن نانوذرات ، محلول بالايي سريز گرديد.
2-5- سنتز پليمر (MAMNPs)27
براي سنتز اين پليمر، در مرحله اول مونومر تيو ايميد سنتز گرديد]78[. براي سنتز اين مونومر، 0/1 گرم مالئيک انيدريد آهسته به محلول 1/1گرم مرکاپتو اتيل آمين در 0/20 ميلي ليتر آب دو بار تقطير اضافه شد و بمدت 1 ساعت در دماي 120 درجه و هم زدن شديد قرار داده شد. در اين شرايط تمام 0/20 ميلي ليتر آب تبخير شده و مرکاپتو اتيل آمين از سر آميني و به طريق باز کردن حلقه به مالئيک انيدريد متصل مي شود.
در مرحله بعد مونومرتيو ايميد در حضور Fe2O3 بعنوان يک هسته مرکزي، آمونيوم پرسولفات (01/0گرم) بعنوان آغاز کننده فرآيند پليمريزاسيون، وارد يک فرآيند هوموپليمريزاسيون مي شود. براي اين منظور، مونومر تيو ايميد بمدت 40 دقيقه و در دماي 85 درجه سانتيگراد در حضور Fe2O3 (5/0 گرم) بعنوان هسته مرکزي در 0/30 ميلي ليتر آب دو بار تقطير، در دستگاه فرا صوت قرار داده شد. سپس بمدت 12 ساعت و دماي 85 درجه سانتيگراد تحت شرايط رفلاکس قرار گرفت. به طور کلي نحوه سنتز نانو ذره MAMNPs در شکل (2-1) مشاهده مي‌شود.

شکل (2-1)، سنتز نانو‌ذرات MAMNPs
2-6- تعيين خصوصيات جاذب
پروفايل XRD مربوط به MAMNPs و نيز در شکل (2-2) نشان داده شده است. اندازه کريستالي نانو ذرات پليمري از الگوي XRD و طبق رابطه شرر حدود 3/11 نانومتر مي باشد. همچنين تصاوير TEM مربوط به MAMNPs در شکل (2-3) نشان داده شده است. اين تصاوير نشان داد که قطر نانو ذرات پليمري توليدي در حدود 25-15 نانومتر مي باشد.

شکل(2-2)، الگوي XRD مربوط به MAMNPs
همانطور که از روي طيفXRD گرفته شده مشخص است، پيک هاي مگنتيت (220) ، (311)، (400) ، (422) ، (511) ،(440) ،(620) و(553) نيز درون پليمر قابل مشاهده هستند که دليل بر مغناطيسي بودن پليمر سنتز شده مي باشد.
شکل (2-3 )، الگوي TEM مربوط به (a) MNPs، MAMNPs (b)
شکل (2-3) (a) تصوير TEM مربوط به نانو ذرات MNPs مي باشد که بيانگر آن است که قطر نانو ذرات سنتز شده در حدود 25-15 نانومتر مي‌باشد. درتصوير (b) لبه هاي مشاهده شده مربوط به پليمر تشکيل شده اطراف نانو ذره مي‌‌باشد

طيف هاي IR در ناحيهcm-1 4000-400 توسط اسپکترومتر FTIR تهيه گرديد. اسپکتروسکوپي IR ابزاري مفيد براي تشخيص اوليه فرايند اصلاح کردن جاذب مي باشد.
اين هدف با مقايسه طيف IR جاذب قبل و بعد از اصلاح شدن ، بدست مي آيد. طيف IR نانوذره آهن، مونومر مرکاپتو اتيل آمينو و نانوذره MAMNPs در شکل (2-4) نمايش داده شده است. اطلاعات استخراج شده از طيف IR در جدول(2-1) بيان شده است

شکل (2-4)، طيف IR مربوط به MNPs (a ، (b مونومر مرکاپتو اتيل آمين، c) MAMNPs

جدول (2-1) ،اطلاعات استخراج شده از طيف هاي IR
نمايانگر

عدد موجي (cm-1 )

a
b
c
گروه Fe-O
634


گروه C=C

1610

گروهC-N

1168
1156
گروه C=O

1719
1718
گروه S-H

2595

گروه C-H

3031

حذف پيک 1610 مربوط به C=C در طيف (c) دليل روشني مبني بر انجام پليمريزاسيون وهمچنين پيک مشاهده شده در 03/1156مربوط به C-N و پيک 25/3241 مربوط گروه N-H بيانگر اين موضوع هستند که نانوذرات MAMNPs اصلاح شده سنتز شده‌ اند.

2-7- سنتز نانو ذرات مگنتيت پوشش داده شده با سيليکا
نانو ذرات مورد استفاده با روش گزارش شده همرسوبي – کاهش تهيه شدند[77]. 68/11 گرم از FeCl3.6H2O و 30/4 گرم از FeCl2.4H2O در 0/200 ميلي ليتر آب دوبار تقطير تحت جو گاز نيتروژن و دماي 85 درجه سانتي گراد و هم زدن شديد، بمدت 30 دقيقه بخوبي حل گرديد و سپس 0/20 ميلي ليتر از آمونياک 30% قطره قطره به محلول اضافه شد و رنگ محلول به سرعت از نارنجي به سياه تغيير کرد. نانوذرات مگنتيت توليد شده طبق دستورالعمل مرجع[77] شسته شد و در آب دو بار تقطير با غلظت 0/40 گرم بر ليتر نگهداري شد. سپس 0/20 ميلي ليتر از محلول بالا در يک بشر 250 ميلي ليتري قرار داده شده و بعد از ته نشين شدن نانوذرات، محلول بالايي سرريز گرديد. سپس 0/80 ميلي ليتر محلول آبي از تترا اتوکسي سيلان (TEOS) 10% حجمي، به بشر اضافه گرديد. در ادامه 0/60 ميلي ليتر گليسرول اضافه شد و pH محلول توسط اسيد استيک بدون آب در 6/4 تنظيم گرديد و مخلوط به مدت 2 ساعت در دماي 90 درجه سانتي گراد تحت اتمسفر نيتروژن و هم زدن شديد قرار داده شد. بعد از اتمام واکنش مخلوط تا دماي اتاق سرد شد و نانوذرات توليدي به ترتيب توسط آب دو بار تقطير (3 بار با حجم500 ميلي ليتر)، متانول (3 بار با حجم 500 ميلي ليتر) و آب دو بار تقطير (5 بار با حجم 500 ميلي ليتر) شسته شد و نانو ذرات توليد شده در آون خشک شد.

2-8- سنتز IIP
بعد از اينکه مونومر تيوايميد و نانوذره سنتز شد، مونومر در حضور SiO2@Fe3O4 بعنوان يک هسته مرکزي، وارد يک فرآيند هوموپليمريزاسيون مي شود. براي اين منظور، مونومر تيو ايميد به مدت 40 دقيقه و در دماي 85 درجه سانتيگراد در حضور SiO2@Fe3O4 (5/0 گرم) بعنوان هسته مرکزي پليمر، جيو(II) (01/0 گرم ) بعنوان مولکول هدف، آمونيوم پرسولفات (1/0گرم) بعنوان کاتاليزور فرآيند پليمريزاسيون، اتيلن گليکول دي متاکريلات (0/2 ميلي ليتر) بعنوان شبكه ساز يا اتصال دهنده عرضي که ساختار ماتريكس پليمر را در پليمرهاي قالب يوني كنترل مي كند و موجب ايجاد سايت هاي تشخيصي پايدار براي آناليت هدف مي گردد، در حضور 0/30 ميلي ليتر آب دو بار تقطير، در دستگاه فرا صوت قرار داده شد. سپس بمدت 12 ساعت و دماي 85 درجه سانتيگراد تحت شرايط رفلاکس قرار گرفت. براي اين مرحله از سنتز IIP از بخشي از دستورالعمل]78[ و] 79[ استفاده گرديد. نانو ذرات NIP نيز با حذف مرحله افزودن جيوه(II)، به همين روش سنتز شدند.
مهمترين مرحله در سنتز IIP، خارج کردن يون هدف از پليمر مي باشد، که براي اين منظور بايد از حلال هايي با توان شويشي بالا استفاده کرد. براي خارج کردن يون هدف از مخلوط هاي تيواوره(5/0) و اسيد نيتريک ( 05/0) مولار استفاده شد. در اينجا و براي اين منظور نيز، از روش استخراج يون هدف با حلال استفاده شد، بدين صورت که ابتدا پليمر 4 بار با مخلوط تيواوره (5/0) مولار و اسيد نيتريک( 05/0) مولار با ( نسبت حجمي 1 به 1) شسته شد، (خروج جيوه از پليمرتوسط گرفتن جذب محلول شويش دنبال گرديد) و به منظور اطمينان از خروج کامل آناليت هدف، جاذب سنتز شده به مدت يک شبانه روز با تيواوره(5/0) و اسيد نيتريک( 05/0) مولار شسته شد و در نهايت در دماي 90 درجه سانتيگراد در آون خشک شد. به طور کلي مراحل سنتز IIP در شکل (2-5) نشان داده شده است.

شکل (2-5) مراحل سنتز IIP
2-9- تعيين خصوصيات جاذب
تصاوير TEM مربوط به IIP در شکل (2-6) نشان داده شده است. همچنين. پروفايل XRD مربوط به IIP نيز در شکل (2-12) نشان داده شده است. اندازه کريستالي نانو ذرات پليمري از الگوي XRD و طبق رابطه شرر[80] حدود 0/11 نانومتر مي باشد.

شکل (2-6 ) ، الگوي TEM مربوط به IIP
تصاوير TEM مربوط به IIP نشان داد که قطر نانو ذرات پليمري توليدي در حدود 15 نانو متر مي باشد. همچنين لبه هاي يکنواخت مشاهده شده اطراف IIP مربوط به پليمر سنتز شده اطراف MNPs مي باشد که دليل روشني مبني بر سنتز IIP مي‌باشد.

شکل (2-7) ، الگوي XRD مربوط به IIP
باتو جه به اينکه در طيفXRD گرفته شده ، پيک هاي مگنتيت نيز درون پليمر قابل مشاهده هستند بنا‌‌‌‌‌‌‌برين دليلي بر مغناطيسي بودن پليمر سنتز شده مي باشد.
طيف IR نانوذره آهن، Fe2O3@SiO2 ، مونومر مرکاپتو اتيل آمين و نانوذره IIP در شکل (2-8) نمايش داده شده است. اطلاعات استخراج شده از طيف IR در جدول 2-2 بيان شده است.

شکل (2-8) ، طيف IR مربوط به MNPs (a ،Fe2O3@SiO2 (b ، (c مونومر مرکاپتو اتيل آمين، d) IIP

جدول (2-2)، اطلاعات استخراج شده از طيف هاي IR
نمايانگر

عدد موجي (cm-1 )

a
b
c
d
گروه Fe-O
634
634
634
634
گروهSi-O

1054

1038
گروه C=C


1610

گروهC-N


1168
1158
گروه C=O


1719
1702
گروه S-H


2595

گروه C-H


3031

گروه O-H
3441
3440
3415
3435

با توجه به حذف پيک 1610 مربوط به C=C در طيف (d) مربوط به نانوذره IIP، بنابرين ضمن انجام واکنش پليمريزاسيون صورت گرفته ونانوذره IIP سنتز مي شود.

2-10-تعيين ظرفيت جاذب به وسيله

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید