دفاعیه دکتری در دانشکده مهندسی شیمی

چکیده

در این رساله، غشای نانولوله کربنی- سرامیکی به وسیله سنتز نانولوله­های کربنی درون حفرات پایه­های سرامیکی از جنس آلفا آلومینا و مولایت به وسیله فرآیند رسوب دهی شیمیایی بخار (به دو روش) به منظور استفاده در حذف یون­های فلزی سنگین (مس و نیکل) از آب، ساخته شده است. سیکلوهگزانول و فروسن به ترتیب به عنوان منبع کربنی و کاتالیزور مورد استفاده قرار گرفته­اند. تاثیر پارامترهای آزمایشگاهی از قبیل زمان واکنش، غلظت کاتالیزور در منبع کربنی، شدت جریان گاز حامل، فشار و دمای راکتور بر فرآیند رشد و ویژگی­های نانولوله­های کربنی حاصل از دو روش، مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است. در نهایت، شرایط بهینه به منظور دستیابی به یک توزیع یکنواخت از نانولوله­های کربنی درون حفرات پایه­های سرامیکی گزارش شده است. غشاهای ساخته شده در شرایط بهینه با استفاده از اسیدشویی و همچنین پلیمر کیتوسان فرآوری شده و سپس مورد ارزیابی عملکردی قرار گرفته­اند. نتایج حاصل از ارزیابی عملکردی نشان می­دهند که غشاهای ساخته و فرآوری شده با داشتن شار تراوشی در حدود با kg/m².h 21 و میزان دفعی در حدود 80 % می­توانند به صورت موفقیت آمیزی در فرآیند حذف یون­های فلزی سنگین از آب مورد استفاده قرار گیرند. تاثیر pH بر عملکرد غشای نانولوله کربنی- سرامیکی نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایشات جذب سطحی با استفاده از غشای نانولوله کربنی- سرامیکی ساخته و فرآوری شده نیز انجام شده و نتایج حاصل به وسیله ایزوترم­های فرندلیچ و لانگمیر مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی مکانیسم عملکرد غشاهای ساخته شده دو مدل سینتیکی مرتبه اول و مرتبه دوم نیز مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می­دهد که داده­های آزمایشگاهی با ایزوترم های فرندلیچ و لانگمیر و همچنین مدل سینتیکی مرتبه دوم دارای تطابق می­باشد. تطابق داده­های آزمایشگاهی با مدل سینتیکی مرتبه دوم نشان می­دهد که مکانیسم عملکرد غشای ساخته شده، جذب سطحی شیمیایی می­باشد.

واژه های کلیدی: نانولوله­های کربنی؛ غشای جاذب؛ فرآیند رسوب دهی شیمیایی بخار؛ یون­های فلزی سنگین.