عنوان

تهیه الیاف نانوساختار پلی آنیلین و کیتوسان به روش ریسندگی تر و بررسی خصوصیات و کاربردها

‭۹۰۵۷پ‬

per

تهیه الیاف نانوساختار پلی آنیلین و کیتوسان به روش ریسندگی تر و بررسی خصوصیات و کاربردها

/میر سعید سید دراجی

تبریز ، دانشگاه تبریز دانشکده ی شیمی

چاپی

دکتری

شیمی

‮‭۱۳۹۱/۱۰/۱۵‬

تبریز ، دانشگاه تبریز دانشکده ی شیمی

فرایند ریسندگی تر بطور گسترده در تهیه الیاف از پلیمرهایی مانند پلی‌صآنیلین و کیتوسان استفاده می شود که تولید آن‌صها به روش ریسندگی مذاب امکان پذیر نیست .هدف اصلی کار پژوهشی حاضر توسعه روشی برای تولید الیاف نانوساختار پلی‌صآنیلین و کیتوسان می‌صباشد .طرح تولید الیاف نانوساختار پلی‌صآنیلین حاوی نانولوله‌صهای کربنی چند دیواره و نانوذرات اکسید فلزی‮‭(SnO۲‬ ، ‮‭Fe۳O۴‬ و ‮‭TiO۲)‬ با طراحی و ساخت دستگاه ریسندگی و نیز فرموله کردن شرایط کامپوزیت به اجرا در آمد .در این راستا ابتدا خصوصیات مکانیکی و الکتریکی الیاف نانوکامپوزیتی پلی آنیلین-نانولوله‌صهای کربنی چند دیواره به روش تاگوچی بهینه‌صسازی شد .خواص ریزساختاری الیاف نانوکامپوزیتی پلی آنیلین به کمک تصاویر‮‭SEM‬ ، ‮‭TEM‬ و ‮‭AFM‬ مطالعه شد .کاربرد الیاف نانوکامپوزیتی پلی آنیلین بعنوان الکترود در خازن‌صهای الکتروشیمیایی بررسی و ظرفیت خازنی الیاف با سه تکنیک ولتامتری چرخه‌صای، شارژ-تخلیه در جریان ثابت و امپدانس الکتروشیمیایی تعیین گردید .ظرفیت خازنی ویژه الیاف‮‭PAni‬ ،‮‭MWCNT -PAni‬،‮‭MWCNT -TiO۲-PAni‬،‮‭MWCNT -Fe۳O۴-PAni‬و‮‭MWCNT -SnO۲- PAni‬از روی منحنی‌صهای شارژ-تخلیه بترتیب مقادیر‮‭۵/۹- F cm‬ ‮‭۲‬،‮‭۳/۱۲‬ ،‮‭۸/۱۳‬ ، ‮‭۷/۲۳‬ و‮‭۹/۲۸‬ محاسبه شد .در بخش بعدی کار پژوهشی حاضر، روش‌صهایی بمنظور تولید الیاف نانوساختار توخالی کیتوسان حاوی نانوذرات‮‭Fe۳O۴‬ ، - ‮‭FeOOH‬و یا ‮‭ZnO‬ توسعه داده شد .ریزساختار الیاف نانوکامپوزیتی کیتوسان به کمک الگوهای پراش اشعه ایکس، تصاویر ‮‭SEM‬ و ‮‭TEM‬ مطالعه شد .کارآیی الیاف توخالی نانوکامپوزیتی کیتوسان در حذف ماده رنگزای راکتیو آبی ‮‭۱۹‬ و همچنین یون‌صهای آرسنیک ‮‭(V)‬ بعنوان نمونه-ای از مواد آلاینده مورد بررسی قرار گرفت .با استفاده از روش رویه پاسخ ظرفیت جذب سطحی الیاف توخالی کیتوسان خالص و الیاف توخالی نانوکامپوزیتی کیتوسان-آهن ‮‭(III)‬به ترتیب در حذف ماده رنگزای آلی و یون‌صهای آرسنیک ‮‭(V)‬ مدلسازی و بهینه‌صسازی شد .حذف ‮‭۱/۸۲‬ ماده رنگزا در طول ‮‭۳۶۰‬ دقیقه و ‮‭۹۰‬ آرسنیک ‮‭(V)‬ در طول ‮‭۳۳۰‬ دقیقه با استفاده از مدول حاوی الیاف فوق بیانگر قابلیت بکارگیری الیاف در طراحی سیستم‌صهای پیوسته جهت حذف آلاینده می‌صباشد .کارآیی الیاف توخالی نانوکامپوزیتی کیتوسان-آهن ‮‭(III)‬و کیتوسان- ‮‭Fe۳O۴‬در حذف و تخریب شبه فنتونی ماده رنگزای آلی در حضور پراکسید هیدروژن بصورت ناپیوسته و پیوسته مورد ارزیابی قرار گرفت .نتایج نشان داد در حضور پراکسید هیدروژن می‌صتوان از مدول حاوی الیاف فوق در حذف پیوسته ماده رنگزا بدون نیاز به عملیات واجذبی استفاده کرد .همچنین توانایی الیاف توخالی نانوکامپوزیتی کیتوسان- ‮‭ZnO‬در حذف ماده رنگزای راکتیو آبی ‮‭۱۹‬ در حضور نور مرئی بررسی شد .انجام همزمان عملیات جذب- تخریب فتوکاتالیزوری منجر به بکارگیری الیاف توخالی نانوکامپوزیتی کیتوسان- ‮‭ZnO‬در چرخه‌صهای بعدی بدون انجام عملیات واجذبی شد .

ZnO hollow fibers without regeneration in next steps. -ZnO nanocomposite hollow fibers was studied in the presence of visible light. The simultaneously adsorption and photocatalytic degradation resulted in application of chitosan-Fe3O4 hollow fibers modules could be used in continuous removal of dye without need to regeneration. The dye removal efficiency of chitosan-Fe(III) and chitosan-like process was investigated in batch and continuous systems. The results showed that chitosan-Fe3O4 hollow fibers using Fenton-Fe(III) and chitosan-Fe(III) hollow fibers in removal of RB19 and As(V), respectively. 82.1 removal of dye in 360 min and 90 removal of As(V) over 330 min using chitosan hollow fiber modules indicated that chitosan hollow fiber modules were very efficient at removing of pollutant from aqueous solutions in a continuous system. The dye removal efficiency of chitosan-ZnO nanocomposite fibers. The prepared nanocomposite fibers were characterized by XRD, SEM and TEM technologies. Reactive blue 19 (RB19) and arsenic (V) were selected as the model pollutants. The efficiency of prepared chitosan hollow fibers was investigated in removal of the model pollutants. The response surface methodology was used for medeling and optimizing the adsorption capacity of chitosan and chitosan-Fe3O4 and chitosan-Fe(III), Chitosan-2 for pure PAni fibers. In the next part, new methods were develoed for preparing of chitosan- MWCNT and 9.5 F cm-2 for PAni-MWCNT, 12.3 F cm-TiO2-2 for PAni-MWCNT, 13.8 F cm-Fe3O4-2 for PAni-discharge technique compared to 23.7 F cm-MWCNT was obtained in 1 M HCl solution by galvanostatic charge-SnO2-2 based on PAni-discharge techniques in various acidic media. A specific capacitance of 28.9 F cm-multiwall carbon naotubes nanocomposite fibers were optimized using Taguchi method. The polyaniline nanocomposite fibers were characterized by SEM, TEM and AFM technologies. The electrochemical properties of fibers as electrode in supercapacitors were investigated by electrochemical impedance spectroscopy, cyclic voltammetry and galvanostatic charge- Wet spinning is mostly used to produce fibers such as chitosan and polyaniline fibers, that can not be formed by melt spinning method. The main objective of this work is to introduce new method for preparing of polyaniline and chitosan nanostructured fibers. The preparation of polyaniline nanostructured fibers containing multi wall carbon nanotubes and metal oxide nanoparticles (such as SnO2, TiO2, Fe3O4) was conducted by design and manufacturing of wet spinning mashine. In this regard, the mechanical and electrical properties of polyaniline

nanocomposite fibers

Polyaniline

Chitosan

Spinning

Electrochemical capacitors

سید دراجی،میر سعید، پدید آورنده

میر محسنی، عبدالرضا، استاد راهنما

حسینی، میر قاسم، استاد مشاور

ختائی، علیرضا، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی