سنتز و شناسايي نانوكامپوزيت هاي مغناطيسي آهن اكسيد بر پايه MOF-199 و كاربرد آن ها در جذب آلاينده هاي زيست محيطي

دكتري

در سال هاي اخير استفاده از چارچوب هاي فلز-آلي (MOF) و نانوكامپوزيت هاي مغناطيسي به دليل خواص منحصر به فردي كه دارند، در زمينه هاي مختلف شيمي بسيار مورد توجه قرار گرفته است. در اين راستا، در رساله حاضر از چارچوب هاي فلز-آلي مغناطيسي بر پايه HKUST-1 و نانولوله هاي كربني عامل دار شده مغناطيسي در حذف و استخراج فلزات سنگين استفاده شده است. بدين منظور ابتدا چهار جاذب سنتز و شناسايي شدند كه در ادامه كاربرد هر يك به طور جداگانه توضيح داده مي شود. در بخش اول تحقيق، نانو جاذب جديدي كه با اصلاح كردن نانولوله هاي مغناطيسي با 8-آمينو كينولين به دست آمده، براي استخراج، پيش¬تغليظ و تعيين سريع مقادير جزيي يون¬هاي نيكل، سرب و كادميم به كار گرفته شد. زمان استخراج، pH محلول و ميزان جاذب جزو عوامل موثر در زمان جذب انتخاب شدند، در حالي كه نوع، غلظت و حجم حلال شوينده و زمان شويش جزو پارامترهاي موثر در مرحله شويش انتخاب شدند. تحت شرايط بهينه حد تشخيص¬هاي 1/0، 0/72 و 09/0 ميكروگرم بر ليتر به ترتيب براي يون¬هاي سرب، نيكل و كادميم به دست آمد. تمام انحراف استانداردهاي نسبي كمتر از 5/1 درصد بود و حداكثر ظرفيت جذب در محدوده ي mg.g-1 150-201 به دست آمد. در نهايت، اين روش براي استخراج سريع مقادير جزئي يون¬هاي مورد نظر در نمونه¬هاي مختلف به كار برده شد و نتايج قابل قبولي به دست آمد. بخش دوم تحقيق به سنتز و كاربرد چارچوب¬ فلز- آلي مغناطيسي در استخراج و پيش تغليظ يون¬هاي كادميم، سرب، نيكل و روي مي¬پردازد. جاذب مورد نظر از تركيب نانوذرات مغناطيسي با ليگاند دي تيزون و كمپلكس تري مزيك مس(II) به دست آمد. تحت شرايط بهينه حد تشخيص¬ها در محدوده ng.mL-1 12/0-2/1 بود و انحراف استاندارد نسبي روش كمتر از 5/4 به دست آمد. بيشينه ظرفيت جذب در محدوده mg.g-1 98-206 به دست آمد. در نهايت، جاذب مورد نظر به منظور استخراج و پيش تغليظ سريع يون¬هاي مورد نظر در نمونه¬هاي حقيقي استفاده شد. در بخش سوم كار، يك چارچوب فلز-آلي از تركيب نانو ذرات مغناطيسي اصلاح شده با 4-ايميدازول دي تيوكربوكسيليك اسيد و MOF-199 سنتز شد. اثر پارامترهاي مختلف بر جذب جيوه با نانو جاذب، مورد بررسي و بهينه سازي قرار گرفت و سينتيك جذب از طريق دو مدل سينتيك شبه مرتبه اول و شبه مرتبه دوم بررسي شد. افزون بر اين، ايزوترم¬هاي جذبي نيز بررسي شدند. تحت شرايط بهينه حد تشخيص pg.mL-1 10 براي يون¬ جيوه(II) به دست آمد. بيشينه ظرفيت جذب برابر mg.g-1254 به دست آمد. در نهايت، جاذب مورد نظر به منظور استخراج جيوه استفاده شد. در بخش چهارم تحقيق؛ امكان استفاده از چارچوب فلز-آلي مغناطيسي جهت استخراج و پيش تغليظ مقادير كم آرسنيك (III) و (V) ظرفيتي مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور جاذب از تركيب نانوذرات مغناطيسي عامل دار شده با گروه هاي دي تيوكاربامات و MOF-199 به دست آمد. نتايج نشان داد كه آرسنيك (III) در pH برابر با 3، جذب جاذب مي¬شود و بدين طريق مي توان آرسنيك (III) را به طور انتخابي اندازه گيري كرد. تحت شرايط بهينه حد تشخيص ¬ ng.mL-1 1/2 براي آرسنيك (III) و انحراف استاندارد نسبي روش كمتر از 8/4 درصد به دست آمد. بيشينه ظرفيت جذب براي آرسنيك (III) mg.g-1235 به دست آمد. در نهايت، جاذب مورد نظر به منظور استخراج و گونه شناسي آرسنيك در نمونه¬هاي آبي و آرسنيك كل در نمونه¬هاي برنج و تن ماهي استفاده شد. واژه‌هاي كليدي: چارچوب¬هاي فلز-آلي، نانوكامپوزيت مغناطيسي، فلزات سنگين، استخراج، حذف انتخابي.

190522

دانشگاه علم و صنعت ايران

شيمي معدني

دكتر آزاده تجردي