پایان نامه تهیه پلیمر جدید قالب یون با اندازه نانو جهت جداسازی و پیش تغلیظ یون­های­ فلزی نیکل از محلول­های آبی

دانشگاه یاسوج

دانشکده علوم پایه

گروه شیمی

پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد رشته‌ شیمی گرایش تجزیه

عنوان پایان نامه

تهیه پلیمر جدید قالب یون با اندازه نانو جهت جداسازی و پیش تغلیظ یون­های­ فلزی نیکل از محلول­های آبی

استاد راهنما:

دکتر حمیدرضا رجبی

بهمن ماه ١٣٩۳

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                                     صفحه       

فصل اول.. 1

مقدمــه، تئـوری و تاریخـچه. 1

1-1- پلیمرهای قالب مولكولی یا یونی… 1

1-2- تاریخچه. 3

1-3- برهمکنش‎های پلیمر- مولکول الگو. 4

1-3-1- قالب‎زنی کووالانسی… 4

1-3-2- پلیمریزاسیون قالب‎زنی غیرکووالانسی… 6

1-3-3- برهمكنش شبه كووالانسی… 7

1-4- بافت پلیمر. 7

1-5- پلیمرهای قالب یونی… 8

1-6- مزایای پلیمرهای قالبی نسبت به جاذب­های متداول استخراج فاز جامد.. 9

1-7- انواع روش­های تولید پلیمرهای قالبی… 9

1-7-1- مولکول الگو. 10

1-7-2- مونومر عاملی… 10

1-7-3- لیگاند.. 13

1-7-4- آغازگر. 13

1-7-5- مونومر اتصال دهنده عرضی… 14

1-8- شرایط پلیمریزاسیون.. 14

1-9- روش­های پلیمریزاسیون.. 15

1-9-1- پلیمرهای تراكمی… 15

1-9-2- واكنش­های پلیمریزاسیون زنجیره­ای… 15

1-9-2-1- پلیمریزاسیون توده­ای… 17

1-9-2-2- روش پلیمریزاسیون محلولی… 19

1-9-2-3-  پلیمریزاسیون تعلیقی (سوسپانسیونی) 20

1-9-2-4- روش پلیمریزاسیون امولسیونی… 20

1-9-2-5- پلیمریزاسیون ته­نشینی (رسوبی) 21

1-10- اهمیت و كاربردهای پلیمرهای قالبی… 21

1-10-1- جداسازی… 22

1-10-2- ساخت غشاء. 23

1-10-3- ساخت حسگر یا الكترود. 24

1-10-4- گیرنده­های مصنوعی… 25

1-10-5- کاتالیست­ها 25

1-11- عنصر نیکل… 26

1-12- مروری بر کارهای گذشته. 27

فصل دوم. 30

بخش تجربی… 30

2-1- دستگاه‌ها و وسایل  مورد نیاز. 30

2-2- مواد شیمیائی لازم. 30

2-3-  سنتز نانو ذرات پلیمر قالب یون برای اندازهگیری یون نیکل… 32

2-4- سنتز پلیمر قالب نشده. 33

2-5- محلول‌سازی… 33

2-5-1- تهیه محلول­های لازم برای بررسی تشکیل و تعیین نسبت فلز به لیگاند کمپلکس….. 33

2-5-2- تهیه محلول مادرنیکل… 33

2-5-3- تهیه محلول مادر دی­متیل­گلی­اکسیم برای اندازه ­گیری اسپکتروفتومتری… 34

2-5-4- تهیه محلول­های کاتیون­های مختلف برای بررسی اثرات مزاحمت…. 34

2-6- آماده سازی نمونه­های آب برای اندازه ­گیری نیکل… 34

2-7- پیشت­غلیظ یون نیکل با بهره گرفتن از پلیمرهای قالب یون تهیه شده. 34

فصل سوم. 36

بررسی نتایج و نتیجه­گیری… 36

3-1- بررسی تشکیل و تعیین نسبت فلز به لیگاند کمپلکس بین یون نیکل و مورین… 36

3-2- خصوصیات پلیمر قالب یونی نیکل… 39

3-2-1- رنگ سنجی… 39

3-2-2- طیف FT-IR پلیمر قالب یونی نیکل… 39

3-2-3- تصویر میکرووسکوپ الکترونی… 40

3-3- پیشت­غلیظ و جداسازی یون­های نیکل با بهره گرفتن از پلیمرهای قالب یونی سنتز شده. 42

3-3-1- بررسی اثر pHبر استخراج.. 42

3-3-2- بررسی میزان استفاده از جاذب… 44

3-3-3- بررسی اثر نوع اسید شوینده. 44

3-3-4- بررسی اثر غلظت اسید شوینده. 45

3-3-5-  بررسی اثر حجم اسید شوینده. 45

3-3-6- بررسی اثر زمان بر فرآیند جذب و واجذبی یون نیکل… 48

3-3-7- حجم اولیه نمونه و محاسبه حد نهایی رقت…. 49

3-3-8- مطالعه تعداد دفعات استفاده از نانو ذرات پلیمری قالب یونی… 50

3-3-8- ظرفیت جذب… 51

3-3-9- ارقام شایستگی روش….. 52

3-3-10- گستره خطی… 52

.3-3-11- حد تشخیص روش….. 53

3-3-12- گزینش­پذیری روش….. 54

3-3-13- تکرارپذیری روش….. 55

3-3-14- کاربرد روش حاضر برای پیشت­غلیظ و اندازه ­گیری یون نیکل در نمونه­های آبی… 55

3-4- نتیجه ­گیری و چشم انداز آینده. 58

منابع: 60

فهرست جداول

عنوان                                                                                صفحه

جدول (1-1) مثال­های از نوع لیگاند، کمپلکسهای کووالانسی و مولکول الگو. 5

جدول (1-2) مثال‎های نمونه وار از کمپلکس الگوی غیرکووالانسی… 6

جدول (1-3) خلاصه پلیمرهای قالب تهیه شده به روش­های مختلف…. 18

جدول (1-4) مقایسه کارهای گذشته اندازهگیری یون نیکل… 29

جدول (2-1) ویژگیهای متاكریلک اسید.. 31

جدول (2-2) ویژگی­های اتیلن گلیكول­دی متاكریلات… 31

جدول (2-3) ویژگی­های 2وˊ2-آزوبیس ایزو بوتیرو نیتریل… 32

جدول (3-1) جذب بر حسب حجم یون نیکل اضافه شده در طول موج 416 نانومتر. 37

جدول (3-2) بررسی اثر حجم، غلظت و نوع اسید شوینده. 46

جدول (3-3) تاثیر یون­های مزاحم بر بازیابی یون  نیکل… 54

جدول (3-4) بررسی تکرارپذیری روش….. 56

جدول (3-5) نتایج تجزی­های برای اندازه ­گیری مقادیر کم نیکل در نمونه­های آبی با روش پیشنهادی… 57

جدول(3-6) ارقام شایستگی روش….. 57

فهرست شکل­ها

عنوان                                                          صفحه

شکل (1-1) شمای قالب زنی مولکولی… 2

شکل (1-2) روش ابداعی دیکی… 3

شکل (1-4) روش كووالانسی و غیركووالانسی تهیه پلیمرهای قالب مولكولی… 5

 شکل (1-6) چگونگی آماده سازی پلیمرهای قالب مولكولی و یونی… 8

شکل (1-7) ساختار شیمایی تعدادی از مونومرهای عاملی خنثی… 11

شکل (1-8) ساختار شیمایی تعدادی از مونومرهای عاملی اسیدی… 12

شکل (1-9) ساختار شیمایی تعدادی از مونومرهای عاملی بازی… 13

شکل (1-10) انواع پیونددهنده­های عرضی. 16

شکل (1-11) پلیمریزاسیون توده­ای… 19

شکل (1-12) پلیمریزاسیون تعلیقی… 19

شكل (1-13) پلیمریزاسیون ته­نشینی… 21

شکل (1-14) ساختار گیرنده بتا- آدرنرجیک تیمول، اتنول و پروپانول.. 22

شکل (1-15) تصویر میکرووسکوپ الکترونی غشای نفوذپذیر یون اورانیل… 23

شکل (3-1( تغییرات طیف جذبی UV-Vis در حضور فلز نیکل… 38

شکل (3-2) نمودار شدت جذب کمپلکس در  طول موج 418 نانومتر بر حسب نسبت غلظتی فلز به لیگاند. 38

شکل (3-3) تصاویر پلیمرهای قالب یونی قبل و بعد از شستشو با هیدروکلریک اسید 6 مولار. 39

شکل(3-4) طیف FT-IR پلیمر قالب یونی شسته نشده. 40

شکل (3-5) طیف FT-IR پلیمر قالب یونی شسته شده با هیدروکلریکاسید 6 مولار. 41

شکل (3-6) تصویر میكروسكوپ الكترونی  پلیمر شستهشده. 41

شكل (3-7) تأثیر pHبر بازیابی یون نیکل… 43

شکل (3-8) بررسی مقدار پلیمر قالب یون به میزان بازیابی یون نیکل… 43

شکل(3-9) بررسی نوع اسید شوینده. 45

شکل (3-10) بررسی اثر غلظت اسید شوینده. 47

شکل (3-11) بررسی اثر حجم اسید شوینده. 47

شکل (3-12) اثر زمان جذب بر درصد بازیابی یون نیکل… 49

شکل (3-13) اثر زمان واجذب بر درصد بازیابی یون نیکل… 49

شکل (3-14) نمودار تاثیر حجم­های اولیه نمونه بر میزان درصد بازیابی… 50

شکل (3-15) مطالعه­ تعداد دفعات استفاده از نانو ذرات پلیمری قالب یونی… 51

شکل (3-16) تعیین ظرفیت جاذب… 52

شکل (3-17) تعیین گستره خطی… 53

شکل (3-18) نمودار تکرارپذیری برای 8 اندازه ­گیری… 56

چکیده

در این تحقیق سنتز نانو ذرات پلیمری قالب یونی با بهره گرفتن از روش رسوبی و برای جداسازی و پیش­تغلیظ یون­های نیکل از نمونه­های آبی گزارش شده است. نانو ذرات پلیمری قالب نیکل با حل کردن مقدار استوکیومتری از نیکل نیترات و لیگاند 40،20،7،5،3-پنتاهیدروکسی­فلاون(مورین) در23 میلی­لیتر اتانول-استونیتریل(; v/v 2:1) به عنوان حلال در حضور اتیلن­گلیكول­دی­متاكریلات به عنوان پیوند دهنده عرضی، متاكریلیك اسید به عنوان مونومر عاملی و 2،ˊ2 آزوبیس ایزوبوتیرونیتریل به عنوان آغازگر، تهیه شد. و سپس یون­های نیکل با بهره گرفتن از 50 میلی­لیتر محلول هیدروکلریک­اسید آبی 6 مولار از درون پلیمر شسته شدند. نانو ذرات پلیمری قالب یون نیکل تهیه شده با تکنیک­های رنگ سنجی، تبدیل فوریه زیر قرمز و دستگاه میکرووسکوپ الکترونی روبشی مشخصه­نگاری شدند. جاذب­های به دست آمده دارای قطری بین 50-70  نانومتر و قابلیت گزینش­پذیری بالایی برای یون­های نیکل در فرایند جذب و واجذب مشاهده شد. یون­های  نیکل  پیوند شده به پلیمر با 2 میلی­لیتر محلول هیدروکلریک اسید 5/1 مولار شسته و سپس جذب آن­ها با بهره گرفتن از دستگاه اسپکتروفتومتری UV-Vis بعد از کمپلکس با دی­متیل­گلی­اکسیم(1:3) گرفته شد. تاثیر پارامترهای تجربی مختلف بر درصد بازیابی یون­های نیکل از قبیل اثرpH ، زمان جذب و شویش، حجم اولیه نمونه و نوع، غلظت و حجم اسید شوینده بر درصد بازیابی بررسی گردید. بر اساس نتایج بدست آمده بیشترین درصد بازیابی(%99<) در8=pH، با حجم اولیه 10 میلی­لیتر و زمان جذب 45 دقیقه و واجذب 16 دقیقه مشاهده شد. در مطالعه گزینش­پذیری مشخص شد که پلیمر قالب یونی کارایی جذب بالای برای یون­های نیکل در رقابت با یون­های با بار یکسان و اندازه­ های نزدیک به­هم از قبیل یون­های سدیم(I)، پتاسیم(I) ،جیوه(II)، کبالت(II)، منیزیم((II، منگنز((II، روی(II)، کادمیم(II)، مس((II، سرب (II)، آهن(III)، و کروم(III) را نشان می­دهد. پلیمرهای قالب یونی تهیه شده را می­توان حداقل 8 مرتبه مورد استفاده قرار داد، بدون این­که کاهش محسوسی در کارایی آن مشاهده شود. نانو ذرات پلیمری تهیه شده در فرایند استخراج فاز جامد برای جداسازی و پیش­تغلیظ یون­های نیکل در نمونه­های آبی مختلف شامل آب رودخانه بشار یاسوج، آب آبشار یاسوج و آب آشامیدنی دانشگاه یاسوج بطور موفقیت آمیزی به کار گرفته شد. روش ارائه شده دارای دامنه خطی 10-003/0 میلی­گرم بر­لیتر نیکل و حد تشخیص 001/0 میلی­گرم بر لیتر و دقت نسبی % 34/2 برای هشت اندازه ­گیری برای غلظت 2 میلی­گرم بر لیتر نیکل می­باشد.

کلمات کلیدی: پلیمر قالب یون، نیکل، پلیمریزاسیون، نانو ذره، یون­های فلزی، جداسازی

فصل اول

مقدمــه، تئـوری و تاریخـچه

1-1- پلیمرهای قالب مولكولی یا یونی[1]

پلیمر قالب مولكولی[2] یا یونی، از موضوعات تحقیقاتی مهم یك دهه اخیر محسوب می­شوند. این مواد كه به آن­ها آنتی­بادی­های مصنوعی هم گفته می­شود، به گونه­ای ساخته می­شوند كه با توجه به ویژگی­های مولكولی مواد، به شكل قالب آن­ها در آمده و فقط ماده موردنظر را جذب می­كنند و به همین علت هم پلیمر قالب مولكولی نام گرفته­اند. ویژگی­های استثنایی این مواد آن­ها را برای استفاده در حسگرهای شیمیایی، داروسازی، جداسازی مواد و اندازه ­گیری دارو مناسب كرده است. این پلیمرها شیوه جالبی برای تقلید از شناسایی مولكولی طبیعی است كه با تهیه محل­های شناسایی مصنوعی با گزینش­پذیری بالا برای آنالیت­های مورد نظر تحقق می­یابد در این روش آنالیت هدف به عنوان یك گونه پیشران[3] عمل كرده و با منومرهای عاملی از طریق پیوند كوالانسی[4] یا غیركوالانسی[5]، در جریان فرایند تشكیل پلیمر، مرتبط می­شود. پلیمرهای با حفره­ی ریز حاصل، دارای محل­های شناسایی هستند كه به دلیل شكل و آرایش گروه­های عاملی، از تمایل بالایی برای مولكول مورد نظر برخوداراند. برگزیدگی و تمایل­های بدست آمده از فرآیند قالب­زنی مولكولی، به برگزیدگی و تمایل­های عناصر شناسایی زیستی، نظیر پادتن­ها نزدیك است. تكنولوژی قالب مولكولی در خلال چند سال گذشته به عنوان جایگزینی مناسب برای انواع روش­های تجزیه­ای مبتنی بر عناصر تشخیص دهنده طبیعی معرفی و توسعه یافته است. این تكنیك ابتدا به عنوان روشی برای ایجاد مكان­های تشخیص دهنده گزینش­پذیر در پلیمرهای سنتزی، به كار رفته و امروزه كاربردهای مختلفی پیدا نموده است. پلیمرهای قالب مولكولی در واقع یك نو­پلیمر سنتزی هستند كه میل تركیبی بالایی نسبت به مولكول هدف دارند[1]. در واقع طی فرآیند پلیمریزاسیون، شبكه­های ویژه برای برهمكنش با گونه هدف ایجاد می­شود. در این روش ابتدا گونه هدف با

شکل (1-1) شمای قالب زنی مولکولی[2]

مونومرهای قابل پلیمریزاسیون (دارای پیوند دوگانه كربن- كربن) كه در یك سر خود دارای گروه­های عاملی توانا برای برهمكنش با مولكول هدف می­باشند تشكیل كمپلكس داده و سپس این كمپلكس در حضور مقادیر زیادی از یك مونومر اتصال عرضی[6]، كوپلیمره[7] شده و بنابراین شكل كمپلكس در پلیمر تثبیت می­شود. با خروج گونه هدف از پلیمر شبكه­هایی ایجاد خواهد شد كه از نظر شكل، اندازه و جهت گیری گروه­های عاملی دقیقاً مكمل گونه هدف می­باشند[3]. شناسایی مولكول یا یون یك پدیده­ای است كه می­توان بصورت پیوند ترجیحی مولكول یا یون با پذیرنده با انتخاب­گری بالا بخاطر تشابه ساختاری نزدیك در نظر گرفت. این مفهوم بطور دقیق در تكنولوژی پلیمر قالب مولكولی وجود دارد. به عبارتی پلیمرهای قالب مولكولی یا یونی پس از آماده سازی تنها با همان قالب اولیه كه از هر لحاظ با هم كمل می­باشند برهمكنش دارند[4]

تعداد صفحه : 77

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        *       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.