عنوان

تهیه کوپلیمر با قابلیت پاسخ‌گویی به کربن دی اکسید بر روی نانو کریستال سلولز جهت جذب یون از محیط آبی

IR

۳۹۷۴پ

فارسی

IR

تهیه کوپلیمر با قابلیت پاسخ‌گویی به کربن دی اکسید بر روی نانو کریستال سلولز جهت جذب یون از محیط آبی

[پایان‌نامه]

Preparation of CO۲-Responsive Cellulose Nanocrystal-Grafted Copolymer for Ion-Removal from Aqueous Media

/پروانه اسکندری

: مهندسی پلیمر

، ۱۳۹۹

۱۵۱ص.

:

زبان: فارسی

زبان چکیده: فارسی

چاپی - الکترونیکی

مصور، جدول، نمودار

دکتری

مهندسی شیمی- پلیمر

۱۳۹۹/۰۴/۰۱

صنعتی سهند

با توجه به مشکلات روزافزون در زمینه تصفیه آب، نیاز به روش‌های نوین احساس می‌شود .هم‌چنین کمبود آب، سبب احساس نیاز به تصفیه آب‌های آلوده را ایجاد کرده است .با توجه به این‌که پلیمرهای پاسخ‌گو در حضور محرک‌های خارجی، می‌توانند پیکربندی خود را در حضور این محرک‌ها تغییر دهند؛ این پلیمرها می‌توانند در تصفیه آب‌های آلوده استفاده شوند .در پروژه حاصل پلی(N-ایزو پروپیل اکریل آمید ( (PNIPAAm)به عنوان پلیمر حساس به دما و پلیمر پلی(۲-(دی‌متیل‌آمینو) اتیل‌متاکریلات ( (PDMAEMA)به عنوان پلیمر حساس به کربن‌دی‌اکسید(CO ۲) و دما برای این هدف انتخاب شدند .کوپلیمرهای قطعه‌ای از پلیمرهای مذکور با طول قطعه‌های مختلف به‌صورت آزاد و اتصال یافته به نانوکریستال‌سلولز (CNC) با پلیمریزاسیون انتقال زنجیر افزایش- جدایشی برگشت‌پذیر (RAFT) در این راستا تهیه شدند .در مورد پلیمرهای اتصال یافته، ابتدا نانوکریستال‌سلولز به روش هیدرولیز اسیدی از میکروکریستال سلولز تهیه گردید؛ سپس CNC با)- Sتیوبنزیول)-تیوگلیکولیک‌اسید به عنوان عامل RAFT عامل‌دار شد .در مرحله بعد PDMAEMA به روش‌پیوند از بر سطح CNC عامل‌دار شده، پیوند زده شد و سپس قطعه PNIPAAm به روش گسترش زنجیر به قطعه PDMAEM اضافه گردید .برای اثبات تشکیل پلیمرها و پیوند کوالانسی بین CNC و پلیمرها از آزمون‌های طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز و آزمون وزن‌سنجی حرارتی استفاده شد .به منظور مشاهده مورفولوژی CNC و بررسی کیفی میزان اتصال پلیمر به CNC از میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده شد .به‌علاوه از آزمون رزونانس مغناطیسی هسته‌ای برای محاسبه وزن مولکولی قطعه‌ها در کوپلیمرهای قطعه‌ای آزاد سنتز شده و هم‌چنین تخمین مورفولوژی تشکیل شده از آن‌ها در محیط آبی استفاده شده است .وزن مولکولی کل برای سه نوع کوپلیمر قطعه‌ای آزاد با طول قطعه‌های مختلف برابر ۶۳۰۰، ۶۷۰۰ و g/mol ۱۱۰۰۰ به‌دست آمد .نتایج تئوری به‌دست آمده از این آزمون وجود دو نوع مورفولوژی وزیکول و مایسلار را پیش‌بینی نمود .نتایج آزمون کدرسنجی نشان‌دهنده کاهش آب-دوستی کوپلیمرها در محیط آبی با افزایش دما به بالای دمای انحلال بحرانی (LCST) بود، که پاسخ-گویی دمایی کوپلیمرها را آشکار نمود .هم‌چنین این آزمون تاییدی بر پاسخ‌گویی کوپلیمرها بهCO ۲ بود؛ زیرا بعد از تزریقCO ۲ به سامانه، LCST ای برای کوپلیمرها در محدوده دمایی قبل مشاهده نشد و هم‌چنین میزان عبور نور در حضور این گاز افزایش یافت .در واقع گروه آمینی پروتونه شده در قطعه PDMAEMA در حضور کربنیک اسید تولیدی در حضورCO ۲ سبب افزایش آب‌دوستی کوپلیمرها شده است .آزمون روش پراکندگی نور دینامیکی نیز تغییر اندازه قطر هیدرودینامیکی (Dh) متفاوت برای ذرات با مورفولوژی‌های مختلف را نشان داد؛ به‌طوری که Dh مربوط به تجمعات مایسل‌ها با تزریقCO ۲ از ۱۵۱/۹ به nm ۲۹/۷۲ و Dh مربوط به وزیکول‌ها با تزریقCO ۲ از ۶۵/۹۲ به nm ۱۳۲/۸ تغییر یافته است .در آخر کوپلیمرهای قطعه‌ای سنتز شده آزاد و پیوند خورده بر روی CNC که در حضورCO ۲ پروتونه شده‌اند، برای جذب یون منفی نیترات از محیط آبی، به عنوان یکی از یون‌های مضرر در آب، استفاده شد .در این راستا اثر زمان تزریقCO ۲، طول قطعه‌ها، دما، وجود CNC و مورفولوژی تشکیل یافته در محیط آبی بر روی میزان جذب بررسی شد؛ که بیش‌ترین مقدار به‌دست آمده، mg/g ۴۲۰، مربوط به کوپلیمر آزاد تولید شده با بیش‌ترین طول قطعه PDMAEMA پروتونه شده در دمای ░ C۳۷، زیر دمایLCST ، بود .پاسخ‌گویی به دما و هم‌چنین حالت جامد CNC فاکتور مهمی در فرایند بازیابی برای جاذب تولید شده محسوب می‌شود.

C) was studied by UVvis spectroscopy using the synthesized products as adsorbent. Adsorption of nitrate ions from aqueous solutions was increased by protonation of the PDMAEMA segments upon CO2 purging. Presence of CNC, morphology of the self-assembled copolymers, temperature, and time of CO2 purging affect the nitrite ion adsorption capacity. The maximum adsorption capacity (420 mg/g) is related to the sample with vesicular assemblies in aqueous solution and higher PDMAEMA block length at temperatures below LCST of the block copolymer. N2 purging resulted in deprotonation of the PDMAEMA blocks and regeneration of the samples. Finally, the CNC substrate can be used in regeneration of the samples with simple filtration process in addition to the stimuli-regeneration process░ Cellulose nanocrystal (CNC)-grafted smart polymers have potential applications as adsorbents by providing simple regeneration process. In this study, carbon dioxide (CO2)- and temperature-responsive free block copolymers of N-isopropylacrylamide and (2-dimethylaminoethyl) methacrylate with different block lengths were synthesized using reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization. In addition, CNC was modified with the similar block copolymers by surface-initiated RAFT method. The synthesized block copolymers were used in nitrate ion removal from aqueous solutions. The synthesis process was confirmed by Fourier-transform infrared spectroscopy, proton nuclear magnetic resonance (1H NMR) analysis, thermal gravimetric analysis, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. Stimuli-responsivity of the free polymers was studied by pH measurement, turbidity investigation, and dynamic light scattering analysis. CO2-responsivity of the block copolymers in aqueous solution was confirmed by reduction of pH in the presence of CO2 by protonation of the PDMAEMA blocks. The copolymers with higher length of PDMAEMA showed highly intense CO2-responsivity. Deprotonation of the PDMAEMA units by purging N2 represents reversible responsivity of the copolymers. Turbidity analysis showed different critical solution temperatures (LCST) for the block copolymers with various block lengths. Two different micellar and vesicular morphologies were observed for the self-assembled copolymers at temperatures above and below LCST of the copolymers, which is related to the hydrophobic/hydrophilic block ratio. CO2-switched nitrate ion adsorption from aqueous solution at two temperatures (37 and 60

ba

Preparation of CO۲-Responsive Cellulose Nanocrystal-Grafted Copolymer for Ion-Removal from Aqueous Media

نانوکریستال‌سلولزCNC))

پلیمر پاسخ‌گو به کربن‌دی اکسید

پلیمرهای محرک پاسخ‌گو

پلیمر پاسخ‌گو به دما

پلیمریزاسیون انتقال زنجیر افزایش- جدایشی برگشت‌پذیرRAFT))

روش پیوند زنی از جذب یون نیترات

تصفیه آب

CO2-responsive; Temperature-responsive; Self-assembly; Surface-initiated reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization; Ion removal; Wastewater treatmeant

پلی(N-ایزو پروپیل اکریل آمید( (PNIPAAm)، پلی(۲-(دی‌متیل‌آمینو) اتیل‌متاکریلات( (PDMAEMA)، نانوکریستال‌سلولز(CNC) ، پلیمرهای محرک پاسخ‌گو، پلیمر پاسخ‌گو به دما، پلیمر پاسخ‌گو به کربن‌دی اکسید(CO ۲)، پلیمریزاسیون انتقال زنجیر افزایش- جدایشی برگشت‌پذیر(RAFT) ، روش پیوند زنی از جذب یون نیترات، تصفیه آب

اسکندری، پروانه

روغنی ممقانی، حسین، استاد راهنما

سلامی کلجاهی، مهدی، استاد مشاور

ایران

20230703

پلیمر ،۶۰۲۸۵ ،۱۳۹۹

ی‌بآ طیحم‍ زا ن‌وی‍ ب‌ذج‍ ت‌هج‍ زلولس‍ ل‌اتسیرک‍ ونان‍ ی‌ور رب‍ دیسکا ی‌د ن‌برک‍ ه‌ب‍ ی‌یوگخ‌ساپ‍ ت‌یلباق‍ اب‍ رمیلپوک‍ ه‌یهت‍.pdf

عادی

عادی

3974.pdf

p60285.pdf

0

ایمانی

متن

0

پ۳۹۷۴

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y