بین مدیریت ارتباط با مشتری (CRM)، کیفیت رابطه (RQ) و ارزش طول عمر مشتری (CLV) از دیدگاه مشتری در صنعت هتل‌داری در شهر ایلام

فهرست مطالب

عنوان                                              شماره صفحه

چکیده………………………………….1

فصل اول : مقدمه. 2

1-1- تاریخچه. 2

1-2- ویژگی‌های لاستیک نیتریل.. 3

1-3- کاربردهای لاستیک نیتریل.. 4

1-4-  ساختار شیمیایی.. 5

1-5- مقدار آکریلونیتریل.. 7

1-6- فرایند تولید. 7

1-6-1-  پلیمریزاسیون. 7

1-6-2-  تکمیل‌سازی.. 9

1-7- مقایسه دو روش سرد و گرم. 10

1-8- اهداف… 10

1-8-1-  بررسی ریزساختار و ترکیب کوپلیمر لاستیک نیتریل.. 11

1-8-2-  بررسی خواص فیزیکی لاستیک نیتریل.. 12

1-8-3-  بررسی لاتکس…. 12

فصل 2 : تئوری و مروری بر مطالعات انجام شده. 14

2-1- تئوری پلیمریزاسیون امولسیونی کلاسیک…. 14

2-2- سینتیک پلیمریزاسیون امولسیونی.. 17

2-2-1-  مکانیسم‌ هارکینز. 17

2-2-2-  تئوری اسمیت و اوارت… 18

2-2-3-  بررسی سینتیک پلیمریزاسیون امولسیونی.. 19

2-2-4-  تغییرات سرعت با درصد تبدیل.. 20

2-3- مکانیزم های هسته گذاری.. 21

2-3-1-  شکل گیری ذرات… 22

2-3-2-  سهم مکانیسم‌های هسته گذاری مختلف برای شکل گیری ذرات… 22

2-3-3-  سرنوشت رادیکال‌ها در پلیمریزاسیون امولسیونی.. 23

2-4- پایداری کلوئیدی در پلیمریزاسیون امولسیونی.. 24

2-4-1- مکانیسم های پایدارکنندگی.. 24

2-4-2-  اثر الکترولیت‌های مختلف بر پایداری کلوئیدی.. 26

2-4-3-  فرایند لخته کردن. 26

2-5- ترکیبات تشکیل‌دهنده پلیمریزاسیون امولسیونی و مواد مورد استفاده. 27

2-5-1-  مونومرها و نسبت آنها 27

2-5-2-  آب… 28

2-5-3-  سیستم شروع کننده. 28

2-5-4-  عوامل فعال سطحی.. 36

2-5-5-  عوامل انتقال به زنجیر. 39

2-5-6-  بازدارنده‌ها 39

2-6- اصول کوپلیمریزاسیون. 40

2-6-1-  بررسی کوپلیمریزاسیون امولسیونی مونومرهای بوتادین و آکریلونیتریل.. 42

2-6-2-  کوپلیمریزاسیون. 42

2-6-3-  فرایندهای کوپلیمریزاسیون امولسیونی.. 47

2-7- مشخصات فرایند و محصول. 50

2-7-1-  جرم مولکولی و توزیع آن. 50

2-7-2-  ترکیب شیمیایی کوپلیمر و توزیع آن. 51

2-7-3-  اتصالات عرضی.. 54

2-7-4-  مشخصات ماکروسکوپی.. 55

2-8- جمع بندی.. 56

فصل سوم : مواد مورد استفاده و روش های انجام کار. 57

3-1- مواد مورد استفاده. 57

3-2- روش تهیه نمونه ها 58

3-2-1-  مشخصا ت راکتور. 58

3-2-2- روش تهیه. 59

3-3- آزمایش های طراحی شده. 62

3-3-1-  روش های آماری برای تعیین دستور خوراک بهینه. 62

3-3-2-  بررسی اثر عوامل مختلف بر روی خواص مولکولی و ماکروسکوپی.. 63

3-4- آزمون ها و دستگاه های مورد استفاده برای شناسایی لاستیک نیتریل.. 63

3-4-1-  اندازه گیری درصد جامد لاتکس و درصد تبدیل.. 63

3-4-2-  روش لخته سازی.. 64

3-4-3-  اندازه گیری ژل. 65

3-4-4-  آزمون ویسکوزیته مونی.. 65

3-4-5-  آزمون رئومتر. 66

3-4-6- آزمون کشش…. 66

3-4-7-  آزمون مانایی فشاری.. 67

3-4-8- آزمون جهندگی.. 67

3-4-9-  آزمون سختی.. 67

3-4-10-  آزمون طیف‌سنجی رزونانس مغناطیس هسته ( NMR ) 67

3-4-11- آزمون تفرق نور پویا ( DLS ) 68

3-4-12-  آزمون گرماسنجی روبشی دیفرانسیلی( DSC ) 68

3-4-13-  آزمون آنالیز عنصری ( CHNO ) 68

فصل چهارم : نتایج و بحث… 69

4-1- مقدمه‌ای بر طراحی آزمایش (DOE) 69

4-2- طراحی آزمایش غربالی  پلاکت – بورمن.. 72

4-2-1-  نتایج مربوط به تعیین درصد تبدیل: 76

 

4-2-2-  آنالیز داده ها 76

4-3- طراحی آزمایش تمام عاملی.. 82

4-3-1-  نتایج مربوط به تعیین درصد تبدیل.. 84

4-3-2-  آنالیز داده ها 85

4-4- تعیین دستور خوراک بهینه. 92

4-4-1-  نتایج مربوط به آزمون تفرق نور پویا 93

4-4-2-  نتایج مربوط به آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی.. 95

4-4-3-  بررسی ریزساختار کوپلیمر با بهره گرفتن از NMR.. 96

4-4-4-  اندازه گیری ژل. 103

4-5- بررسی تغییرات ریز ساختار کوپلیمر در حین پلیمریزاسیون. 104

4-5-1-  آزمون آنالیز عنصری.. 104

4-5-2-  آزمون NMR.. 111

4-6- تغییر عوامل به صورت مجزا بر روی دستور خوراک بهینه. 118

4-6-1-  بررسی اثر امولسیفایر صابون روزینی بر روی سینتیک پلیمریزاسیون. 118

4-6-2-  بررسی اثر دما بر روی میزان ژل. 122

4-6-3-  بررسی اثر عامل انتقال به زنجیر بر روی جرم مولکولی.. 123

4-7- خواص فیزیکی و مکانیکی.. 124

4-7-1-  تعیین خواص مکانیکی آمیزه تهیه شده از محصول بهینه (NBR-FF 6) 124

4-7-2-  بررسی اثر جرم مولکولی و دمای تهیه کوپلیمر بر روی خواص کششی.. 127

فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات… 129

مراجع. 132

فهرست شکل ها

 

شکل ‏1‑1- توزیع مصرف لاستیک نیتریل در سال 2010 . 5

شکل ‏1‑2- ساختار زنجیر لاستیک نیتریل.. 6

شکل ‏2‑1- شماتیک فرایند هسته گذاری.. 16

شکل ‏2‑2- مراحل سه‌گانه پلیمریزاسیون امولسیونی.. 17

شکل ‏2‑3- نمایش شماتیک وضعیت‌های 1 تا 3 مربوط به سینتیک اسمیت – اوارت… 19

شکل ‏2‑4- ارتباط مراحل پلیمریزاسیون امولسیونی با منحنی درصد تبدیل 21

شکل ‏2‑5- شماتیک نمایش سرنوشت‌های احتمالی برای رادیکال‌های آزاد فاز آبی، در اینجا نشان دهنده هر نوع رادیکالی می‌باشد (مثلاً ، ، ، ) کلمات نشان داده شده با حروف بزرگ لاتین نمایانگر فرایندهای فیزیکی می‌باشند. 23

شکل ‏2‑6- شماتیک (الف) : پایداری فضایی و (ب) : تخلیه ای.. 25

شکل ‏2‑7- نمایش برهمکنش میان ترکیبات مختلف سیستم شروع هیدروپروکساید – آهن – عامل کاهنده  30

شکل ‏2‑8- (الف): ساختار EDTA  و (ب): کی‌لیت EDTA- فلز. 32

شکل ‏2‑9- سدیم دودسیل سولفات (SDS) 36

شکل ‏2‑10- انواع ترکیبات زیر مجموعه اسید abietic. 37

شکل ‏2‑11- فرایند Disproportionation. 38

شکل ‏2‑12- ترکیب کوپلیمر آکریلونیتریل- بوتادین بر حسب ترکیب هر یک از اجزا در مخلوط واکنش در ابتدای پلیمریزاسیون، در دو دمای ºC 5  و ºC 50 . 44

. 46

و 02/0= r. 46

شکل ‏2‑15- روند افزایش آکریلونیتریل در کوپلیمریزاسیون امولسیونی لاستیک نیتریل در ºC 5 . نمونه های B33 و B40 به ترتیب دارای 33 و 40 % آکریلونیتریل می باشند. 49

شکل ‏2‑16- منحنی ارتباط مقدار آکریلونیتریل از روش  Kjeldhal‌و FTIR . 52

شکل ‏2‑17- منحنی DSC  لاستیک نیتریل حاوی 33 % آکریلونیتریل (a): در درصد تبدیل های مختلف فاقد CCD مناسب(b): آزمایش اصلاح شده با CCD مناسب… 53

شکل ‏2‑18- بیشترین احتمال موقعیت های تشکیل شاخه در ساختار زنجیر لاستیک نیتریل.. 54

شکل ‏3‑1-شمای کلی سیستم استفاده شده برای پلیمریزاسیون امولسیونی.. 61

شکل ‏4‑1- تغییرات درصد تبدیل در طول واکنش برای آزمایش های غربالی پلاکت-بورمن.. 76

شکل ‏4‑2- نمودار Pareto حاصل از آنالیز آماری درصد تبدیل ها پس از گذشت 8 ساعت از زمان واکنش     77

شکل ‏4‑3- نمودار متوسط ها برای درصد تبدیل ها پس از گذشت 8 ساعت از زمان واکنش…. 78

شکل ‏4‑4- مقادیر درصد تبدیل پیش بینی شده به کمک مدل خطی حاصله بر حسب مقادیر تجربی.. 80

شکل ‏4‑5- سطوح حاصله از پیش بینی درصد تبدیل 8 ساعت به ازای مقادیر مختلفی از KOH و دیگر متغییرهای ورودی.. 81

شکل ‏4‑6- سطوح حاصله از پیش بینی درصد تبدیل 8 ساعت به ازای مقادیر مختلفی از متغییرهای ورودی در سطح پایین KOH.. 81

شکل ‏4‑7- تغییرات درصد تبدیل با زمان در آزمایش های تمام عاملی.. 85

شکل ‏4‑8- نمودار Pareto حاصل از آنالیز آماری درصد تبدیل ها پس از گذشت 2 ساعت از زمان واکنش     86

شکل ‏4‑9- نمودار Pareto حاصل از آنالیز آماری درصد تبدیل ها پس از گذشت 4 ساعت از زمان واکنش     86

شکل ‏4‑10- نمودار Pareto حاصل از آنالیز آماری درصد تبدیل ها پس از گذشت 6 ساعت از زمان واکنش     87

شکل ‏4‑11- نمودار Pareto حاصل از آنالیز آماری درصد تبدیل ها پس از گذشت 8 ساعت از زمان واکنش     87

شکل ‏4‑12- نمودار متوسط ها برای درصد تبدیل های 6،4،2 و 8 ساعت… 88

شکل ‏4‑13- نمودار برهمکنش ها برای درصد تبدیل ها پس از گذشت 8 ساعت از زمان واکنش…. 89

شکل ‏4‑14- مقادیر درصد تبدیل پیش بینی شده به کمک مدل حاصله از مقادیر تجربی.. 90

شکل ‏4‑15- سطوح حاصله از پیش بینی درصد تبدیل 8 ساعت به ازای مقادیر مختلفی از متغییرهای ورودی   91

شکل ‏4‑16- توزیع اندازه ذرات شدتی برای نمونه بهینه NBR-FF6. 94

شکل ‏4‑17- تکراپذیری توزیع اندازه ذرات شدتی برای نمونه بهینه NBR-FF6. 94

شکل ‏4‑18-  گرمانگاشت نمونه NBR-FF 6 پس از گذشت 8 ساعت از زمان واکنش…. 96

شکل ‏4‑19- بررسی سه تایی های مونومری نمونه بهینه NBR-FF6 با بهره گرفتن از طیف C-NMR  مربوط به ناحیه وینیلی – B مربوط به واحد بوتادین و A مربوط به واحد آکریلونیتری. 97

شکل ‏4‑20- طیف C-NMR برای نمونه بهینه NBR-FF6. 98

شکل ‏4‑21- طیف H-NMR  برای نمونه بهینه NBR-FF6. 99

شکل ‏4‑22 – جایگاه سه تایی های مونومری کوپلیمر آکریلونیتریل-بوتادین در H-NMR. 100

شکل ‏4‑23- توالی سه تایی های کوپلیمر نمونه بهینه NBR-FF6. 101

شکل ‏4‑24- جایگاه پروتون های (a) : وینیلی ( b و c) : آلیفاتیک…. 102

شکل ‏4‑25- جایگاه پروتون های آلیفاتیک و وینیلی در کوپلیمر لاستیک نیتریل.. 102

شکل ‏4‑26- تغییرات “درصد نیتروژن (N) ” و “نسبت کربن به نیتروژن (C/N) ” در برابر درصد آکریلونیتریل در کوپلیمر. 105

شکل ‏4‑27- تغییرات ترکیب متوسط کوپلیمر بر حسب درصد تبدیل برای نمونه NBR-OR (بر اساس درصد نیتروژن) 106

شکل ‏4‑28- منحنی ترکیب کوپلیمر لاستیک نیتریل در °C 5.. 107

شکل ‏4‑29- مقایسه تغییرات ترکیب متوسط کوپلیمر بر حسب درصد تبدیل برای نمونه های NBR-OR و NBR-HS (بر اساس درصد نیتروژن) 111

شکل ‏4‑30-طیف H-NMR نمونه NBR-OR پس از 2 ساعت… 112

شکل ‏4‑31- طیف H-NMR نمونه NBR-OR پس از 4 ساعت… 113

شکل ‏4‑32- طیف H-NMR نمونه NBR-OR پس از 6 ساعت… 114

شکل ‏4‑33- طیف H-NMR نمونه NBR-OR پس از 8 ساعت… 115

شکل ‏4‑34- تغییرات توالی سه تایی های مونومری با درصد تبدیل برای نمونه NBR-OR.. 117

شکل ‏4‑35- مقایسه منحنی درصد تبدیل آزمایش NBR-EM 1 با NBR-EM 2. 119

شکل ‏4‑36- منحنی ویسکوزیته مونی نمونه های NBR-EM 1 و NBR-EM 2. 119

شکل ‏4‑37- منحنی توزیع اندازه ذرات آزمایش های (الف) : NBR-EM 1  و (ب) : NBR-EM 2. 121

شکل ‏4‑38- منحنی تغییرات درصد تبدیل با زمان برای آزمایش های NBR-OR ، NBR-TE1 و NBR-TE2  122

شکل ‏4‑39- منحنی تغییرات درصد تبدیل با زمان برای آزمایش های NBR-CA 1 و NBR-CA 2. 123

شکل ‏4‑40- منحنی ویسکوزیته مونی نمونه های NBR-CA 1 و NBR-CA 2. 124

شکل ‏4‑41- منحنی پخت نمونه NBR-FF 6 در دمای °C170 (توسط رئومتر (ODR.. 125

شکل ‏4‑42- منحنی تنش-کرنش برای نمونه بهینه NBR-FF6. 127

 

فهرست جداول

جدول ‏1‑1- اثر مقدار آکریلونیتریل بر روی خواص شیمیایی و فیزیکی لاستیک نیتریل.. 8

جدول ‏2‑1- ضرایب تفکیک پذیری مونومرهای آکریلونیتریل و بوتادین در پلیمریزاسیون امولسیونی در °C 10 28

جدول ‏2‑2- توزیع هیدروپروکساید میان فازهای آبی و روغنی 34

جدول ‏2‑3- نسبتهای فعالیت برای مونومرهای بوتادین (1) و آکریلونیتریل (2) 43

جدول ‏2‑4 – مقادیر ترکیب درصد آزئوتروپ برای کوپلیمریزاسیون مونومرهای بوتادین و آکریلونیتریل   43

جدول ‏2‑5- اثر نسبت مونومرها بر روی زمان واکنش 45

جدول ‏3‑1- مشخصات مواد مورد استفاده. 57

جدول ‏3‑2- دستور خوراک نمونه برای تهیه لاستیک نیتریل در  °C5.. 60

جدول ‏4‑1- محدوده سطوح برای تغییر عوامل 9 گانه مورد بررسی.. 73

جدول ‏4‑2- طراحی آزمایش انجام شده برای ارزیابی عوامل اصلی موثر در واکنش…. 74

جدول ‏4‑3- نتایج مربوط به pH و تعیین درصد تبدیل ها در زمان های مختلف برای آزمایش های غربالی پلاکت-بورمن   75

جدول ‏4‑4- ثوابت مدل خطی برای پاسخ “درصد تبدیل پس از 8 ساعت”. 79

جدول ‏4‑5- محدوده سطوح برای تغییر عوامل 4 گانه مورد بررسی.. 83

جدول ‏4‑6- مقادیر مورد استفاده برای پارامترهای فرایندی مورد استفاده در طراحی آزمایش به روش تمام عاملی   83

جدول ‏4‑7- طراحی آزمایش انجام شده برای ارزیابی عوامل اصلی موثر در واکنش…. 84

جدول ‏4‑8- ثوابت مدل برای پاسخ “درصد تبدیل پس از 8 ساعت”. 90

جدول ‏4‑9- نتایج حاصل از اندازه گیری ویسکوزیته مونی محصولات… 92

جدول ‏4‑10- نتایج مربوط به آزمون تفرق نور پویا برای نمونه بهینه NBR-FF6. 93

جدول ‏4‑11- نتایج دمای انتقال شیشه لاستیک های نیتریل.. 95

جدول ‏4‑12- میزان ژل نمونه بهینه در درصد تبدیل 73 %. 103

جدول ‏4‑13- درصد عناصر کوپلیمر لاستیک نیتریل برای نمونه NBR-OR.. 104

جدول ‏4‑14- تغییرات درصد آکریلونیتریل در ساختار کوپلیمر بر حسب درصد تبدیل برای نمونه NBR-OR   105

جدول ‏4‑15- دستور خوراک آزمایش NBR-HS با درصد جامد 26 %. 109

جدول ‏4‑16- درصد عناصر کوپلیمر لاستیک نیتریل برای نمونه NBR-HS. 110

جدول ‏4‑17- تغییرات درصد آکریلونیتریل در ساختار کوپلیمر بر حسب درصد تبدیل برای نمونه NBR-HS  110

جدول ‏4‑18- نحوه تغییر ساختار 2،1 وینیل با درصد تبدیل برای نمونه NBR-OR.. 116

جدول ‏4‑19- سطح زیر پیک توالی های مونومری برای آزمایش NBR-OR در درصد تبدیل های مختلف    116

جدول ‏4‑20- دستور خوراک آزمایش های تک عاملی بر اساس دستور خوراک بهینه. 120

جدول ‏4‑21- قطر متوسط حجمی  آزمایش های NBR-EM 1 و NBR-EM 2. 121

جدول ‏4‑22- درصد ژل برای نمونه های NBR-TE 1 و NBR-TE 2. 123

جدول ‏4‑23- فرمولاسیون مورد استفاده جهت تهیه نمونه لاستیک نیتریل برای آزمون های خواص مکانیکی   125

جدول ‏4‑24- مانایی فشاری، سختی و جهندگی برای نمونه بهینه NBR-FF6. 126

جدول ‏4‑25- خواص کششی نمونه بهینه. 126

جدول ‏4‑26- ویسکوزیته مونی و خواص کششی نمونه های تک عاملی.. 128

جدول ‏4‑27- خواص کششی نمونه های تهیه شده در دو دمای 10 و °C 15.. 128

 

چکیده

با بهره گرفتن از روش های طراحی آزمایش دستور خوراک بهینه برای تهیه لاستیک نیتریل تعیین شد. در ابتدا برای تعیین فاکتورهای موثر بر سرعت پلیمریزاسیون، آزمایش های غربال گری مطابق با روش پلاکت-بورمن که تعداد زیادی فاکتور را با تعداد کمی آزمایش بررسی می کند طراحی شد. بر این اساس 9 فاکتور در قالب 12 آزمایش در دو سطح و به منظور تعیین فاکتورهای موثر بر روی درصد تبدیل واکنش طرح ریزی شد. نتایج حاکی از آن بود که غلظت پتاس بیشترین اثر معنی دار را بر روی درصد تبدیل پس از 8 ساعت می گذارد. دما، غلظت سولفات آهن (II) فاکتورهایی بودند که سبب افزایش درصد تبدیل در 8 ساعت می شدند ولی اثرات آن ها معنی دار نبود. به منظور آگاهی از بر همکنش های میان اجزای سیستم شروع کننده و با کمک از نتایج حاصل شده از روش غربال گری پلاکت-بورمن دسته دیگری از آزمایش ها که بر اساس روش آماری تمام عاملی بود طراحی شد. در روش تمام عاملی، 4 عامل در دو سطح و در قالب 16 آزمایش طراحی شد. اجرای 16 آزمایش مشخص کرد که غلظت عامل کاهنده (سدیم فرمالدهید سولفوکسیلات) در سیستم شروع اکسیداسیون-احیا به طور معنی داری سبب افزایش درصد تبدیل پس از 4، 6 و 8 ساعت می گردد. سایر عوامل و بر همکنش میان آن ها اثر معنی داری بر روی درصد تبدیل نداشتند. علاوه بر درصد تبدیل، ویسکوزیته مونی لاستیک نیتریل سنتز شده پارامتری بود که بر اساس آن دستور خوراک بهینه تعیین شد. بررسی اندازه ذرات لاتکس نمونه بهینه توسط آزمون DLS  نشان داد که اندازه ذرات در محدوده ریزتری نسبت به پلیمریزاسیون های امولسیونی رایج قرار دارند که تائیدی بر مکانیسم هسته گذاری همگن به دلیل تفکیک پذیری بالای آکریلونیتریل در فاز آب می باشد. آزمون DSC برای نمونه بهینه نشان داد ساختار کوپلیمر تقریباً از یکنواختی خوبی برخوردار است به طوری که فقط یک Tg برای نمونه مشاهده شد. همچنین آزمون 1H-NMR بر روی نمونه بهینه، توزیع مناسب کومونومرها را در ساختار زنجیر نشان داد به علاوه آزمون آنالیز عنصری (CHNS) نشان داد درصد آکریلونیتریل در کوپلیمر از ابتدای واکنش تا درصد تبدیل در حدود 35 % روند افزایش را طی می کند و از آنجا به بعد این مقدار در محدوده مورد انتظار 33 تا 34 % آکریلونیتریل ثابت می ماند. این رخداد تائیدی بر تفکیک پذیری بالای آکریلونیتریل در فاز آب می باشد. بررسی توالی سه تایی های مونومری در طی پلیمریزاسیون با بهره گرفتن از 1H-NMR نشان داد درصد سه تایی AAB در طی پلیمریزاسیون رفته رفته کاهش می یابد و در مقابل سه تایی BBB روند افزایشی را طی می کند. همچنین آزمایش هایی با تک عامل متغییر اجرا شد و نتایج حاکی از آن بود که مقدار امولسیفایر سبب کاهش اندازه ذرات می شود به علاوه مشاهده شد دما تاثیری بر روی مقدار ژل ندارد. همچنین ویسکوزیته مونی نشان داد مقدار عامل انتقال به زنجیر اثر مستقیم بر روی کاهش جرم مولکولی می گذارد. در انتها خواص فیزیکی و مکانیکی از جمله آزمون کشش، سختی، مانایی فشاری و جهندگی نشان دادند لاستیک نیتریل تهیه شده خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوبی برای کاربردهای عمومی عرضه می کند به علاوه با مقایسه نتایج ویسکوزیته مونی و آزمون کشش مشخص شد جرم

فهرست مطالب

1-١- زئین…………………………………………………………………………………………………………………………....………………………1

١ -١-١–کاربردهای زئین…………………………………………………………………………………………………………………………………..2

1-2-نانوذرات و روش های سنتز نانو ذرات……………………………………………………………………………………………..……………3

1-2-1-نانوذرات……………………………………………………………………………………………………………………………....…………..3

1-2-2-روش های تولید نانوذرات…………………………………………………………………………………………………………..…………..3

1-3–آب………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..5

١-3-1–آلودگی آبها…………………………………………………………………………………………………………………………..…………… 5

1-4–ویژگیهای فلوئورید…………………………………………………………………………………………………………………….……..……..6

1-5-راه های ورود فلوئورید به آب…………………………………………………………………………………………….………..……………7

1-6-مشکلات ناشی از افزایش غلظت فلوئورید در آب……………………………………………………………………………………….8

١-6-1-فلوروزیس ………………………………………………………………………………………………………………………………………..8

1-7-راه های حذف فلوئورید از آب…………………………………………………………………………………………………………………9

1-8-روش های تعیین فلوئورید………………………………………………………………………………………………………………………..10

١-8-1-تیتراسیون…………………………………………………………………………………………………………………………………………10

1-8-2-روش پتانسیومتری…………………………………………………………………………………………………………………………….10

1-8-3–روش اسپکتروفتومتری ………………………………………………………………………………………………………………………11

1-9-جذب سطحی………………………………………………………………………………………………………………………………………12

١-٩-١- جذب و شیمی مربوط به آن………………………………………………………………………………………………………………12

1–٩-2-انواع جذب سطحی مواد بر روی جامدات…………………………………………………………………………………………….12

1-٩-3-جذب فیزیکی…………………………………………………………………………………………………………………………………..13

1–٩-4-جذب شیمیایی…………………………………………………………………………………………………………………………………14

1–٩-5-مهم ترین عوامل موثر بر جذب سطحی………………………………………………………………………………………………..15

1-9-5-1-طبیعت جاذب……………………………………………………………………………………………………………………………..15

1-9–5-2-طبیعت ماده جذب شونده………………………………………………………………………………………………………………15

1-9–5-3-شرایط  محلول…………………………………………………………………………………………………………………………….15

1-٥–٩-4-دما…………………………………………………………………………………………………………………………………………….16

١-١0-تعادل های جذب……………………………………………………………………………………………………………………………..16

١-١٠-١–ایزوترمهای جذب سطحی……………………………………………………………………………………………………………….17

١-10–١-١-ایزوترم جذب سطحی لانگمویر……………………………………………………………………………………………………17

-2-1-10-1ایزوترم جذب فرندلیچ……………………………………………………………………………………………………………………18

١١-١–کمومتریکس…………………………………………………………………………. ………………………………………………………….19

١- ١2-طراحی آزمایش………………………………………………………………………………………………………………………………..20

١–١٢-1-زمینه های کاربردی طراحی آزمایش…………………………………………………………………………………………………..20

١-13 –پنج اصل اساسی در طراحی آزمایش…………………………………………………………………………………………………….23

1–14-ماتریس……………………………………………………………………………………………………………………………………………..26

-15-1الکترودهای انتخابگر یون (ISE) ………………………………………………………………………………………………………….28

-16-1مروری بر کارهای پیشین……………………………………………………………………………………………………………………….29

1-16-1-جاذب­های بکار رفته برای حذف فلوئورید…………………………………………………………………………………………..29

2-16-1-الکترودهای انتخابگر یون فلوئورید گزارش شده در مراجع علمی…………………………………………………………….34

1-17-اهداف پایان نامه………………………………………………………………………………………………………………………………….36

2-1-مواد شیمیایی مورد

 استفاده………………………………………………………………………………………………………………………37

2-2– دستگاه ها……………………………………………………………………………………………………………………………………………..38

2-٣-نرم افزارها…………………………………………………………………………………………………………………………………………….38

2-4- روش کار…………………………………………………………………………………………………………………………………………….38

2-٤-1-تهیه محلول­ها ……………………………………………………………………………………………………………………………………38

٢-5- رسم نمودار کالیبراسیون…………………………………………………………………………………………………………………………40

2-6-روش کار مطالعه حذف فلوئورید از محیط آبی …………………………………………………………………………………………42

2-7–روش کاربردی رسم ایزوترم های جذب …………………………………………………………………………………………………..43

2-8- بررسی اثر آنیونهای دیگر در کارایی جذب……………………………………………………………………………………………….43

 2-9-تهیهFT-IR وXRD و SEM ……………………………………………………………………………………………………………..43

2–10–روش سنتز نانو ذرات زئین……………………………………………………………………………………………………………………..43

2-11- روش تهیه الکترود انتخابی یون فلوئورید ………………………………………………………………………………………………44

3-1-مطالعه حذف فلوئورید از آب با بهره گرفتن از جاذب(زئین اصلاح شده با سولفوریک اسید)……………………..………….45

3-1-1-طراحی ترکیب مرکزی……………………………………………………………………………………………………………………….45

3-1-2-تفسیر نمودارها………………………………………………………………………………………………………………………………..49

3-1-3-انتخاب شرایط بهینه……………………………………………………………………………………………………………………………52

3-1-4-تکرار آزمایش در شرایط بهینه و بررسی تکرار پذیری آزمایش ها………………………………………………………………53

3-1-5-بررسی حذف فلوئورید از محلولهای آبی در حضور آنیونهای دیگر……………………………………………………………53

3-1-6-نتیجه حذف فلوئورید از نمونه آب تهیه شده از مناطق اطراف شهرستان ماکو………………………………………………54

3-1-7-نتایج حاصل از FT-IR …………………………………………………………………………………………………………………….55

3-1-8-نتایج حاصل از XRD ………………………………………………………………………………………………………………………57

3-1-9-نتایج حاصل از SEM……………………………………………………………………………………………………………………….58

3–1-10-نتایج SEM  و XRD نانو ذرات زئین………………………………………………………………………………………………..59

 3-2-ایزوترم های جذب……………………………………………………………………………………………………………………………… 60

-3-3طراحی الکترود خمیر کربن حساس به یون فلوئورید…………………………………………………………………………………..61

3-3-1-انتخاب نسبت اجزاء سازنده الکترود………………………………………………………………………………………………………62

3-3-2-مطالعه اثرpH……………………………………………………………………………………………………………………………………63

3-3-3-بررسی ویژگیهای الکترود پیشنهادی ……………………………………………………………………………………………………..64

3-3-4-مطالعه انتخابگری الکترود پیشنهادی………………………………………………………………………………………………………65

3-3-5-زمان پاسخ دهی و طول عمر الکترود……………………………………………………………………………………………………..66

3-3-6-کاربردهای تجزیه­ای……………………………………………………………………………………………………………………………66

3–٤– نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………………..67

فهرست جداول

جدول (١-١) برخی ویژگی های فلوئورید………………………………………………………………………………………………………….6

جدول (1–2) خصوصیات جذب سطحی فیزیکی و شیمیایی……………………………………………………………………………….13

جدول (1-2) مواد شیمیایی،  موارد استفاده و شرکت سازنده آنها…………………………………………………………………………37

جدول(3-1) متغیر ها و کد گذاری مربوط به طراحی ترکیب مرکزی………………………………………………………………………45

جدول (٣-2) لیست آزمایش ها را در طراحی ترکیب مرکزی برای بهینه سازی مدل برای جذب فلوئورید……………………46

جدول( 3-3)تعدادی از فاکتورهای بدست آمده برای مدل کاهش یافته با حذف پارامترهای غیر مهم……………………………48

جدول(3-4) مقدار بهینه و مقدار میانگین بهینه متغیرهای مورد بحث……………………………………………………………………….52

جدول (3-5) بررسی حذف فلوئورید، غلظت اولیه فلوئورید  ppm٥/5, مقدار جاذب  mg ٢5٠ ،   pH6و

زمان تماس ١ساعت…………………………………………………………………………………....…………………………………………………53

جدول (3-6) نتایج مربوط به خذف فلوئورید از نمونه حقیقی………………………………………………………………………………55

جدول(3-7) مشخصات پیک های IR مربوط به زئین-  زئین/سولفریک اسید –زئین/سولفریک اسید بعد از مجاورت با فلوئورید………………………………………………………………………………………………………………………………………………………75

جدول (3-8) پارامترهای ایزوترم برای جذب فلوئورید توسطZein /H2SO4  ……………………………………………………..61

جدول(3-9) نسبت اجزاء سازنده الکترود برای تهیه الکترود انتخابی فلوئورید……………………………..………………………….62

جدول (3-10) مقادیر ضریب انتخابگری الکترود انتخابگر یون نسبت به آنیونهای مختلف…………………………………………..66

فهرست اشکال

شکل (١-١) نمونه ای از یک ماتریس طراحی شده………………………………...…………………………………………………………..26

شکل(١-٢) ارتباط میان پاسخ،  ماتریس طراحی شده و ضرایب……………...…………………………………………………………….27

شکل (2-1) نمودار کالیبراسیون فلوئورید با بهره گرفتن از روش اسپادنس………………….……………………………………………….41

شکل (3-1 )نمودار سه بعدی راندمان جذب در مقابل متغیرهای pH و مقدار جاذب……………………………………………….49

شکل(3-2 )نمودار سه بعدی راندمان جذب در مقابل متغیرهای pH و غلظت اولیه فلوئورید…………………………………….50

شکل(٣-3) نمودار سه بعدی راندمان جذب در مقابل متغیرهای مقدار جاذب و غلظت اولیه فلوئورید………………………..51

شکل(3-٤)تاثیر یونهای دیگر بر حذف فلوئورید، غلظت اولیه فلوئورید  ppm٥/5، مقدار جاذب  mg ٢5٠

 ،   pH6و زمان تماس ١ساعت…………………………………………………..……………………………………………………………….54

شکل (3-5) طیف IR  زئین(a) –زئین/سولفوریک اسید(b)–زئین/سولفوریک اسید بعد از مجاورت با فلوئورید(c)…….56

شکل (3-6) طیف XRD زئین(a) –زئین/سولفوریک اسید(b)–زئین/سولفوریک اسید بعد از مجاورت با فلوئورید(c)…58

شکل (3-7)تصویر SEM از Zein/H2SO4…………………………………………………………………………………………………….59

شکل(3-8(تصویر SEM ازZein/H2SO4    بعد از مجاورت با فلوئورید……………………………………………………....……95

شکل(3-9)تصویر SEM نانوذرات زئین………………………………………………………………..…………………………………………59

شکل (3-١0) طیف XRD نانوذرات زئین…………………………………………………………………………………………………………60

شکل (3-11) نمودار ایزوترم جذب فرندلیچ………………………………….…………………………………………………………………..60        

    شکل (3-12) نمودار ایزوترم جذب لانگمویر ……………………………………………………….…………………………………………..60

شکل (3-13) مقایسه پاسخ الکترود انتخابگر یون به نسبت­های مختلف از اجزای سازنده الکترود…………………..…………. 63

شکل(3-14) بررسی اثر pH بر پاسخ الکترود در حضور 01/ 0 مولار از فلوئورید………………..………………………………..63

شکل(3-15)مقایسه پاسخ الکترود انتخابگر یون به آنیونهای مختلف………………………………..……………………………………..64

شکل(3-16) منحنی تیتراسیون 10 میلی­لیتر از توریم نیترات 0004/0 مولار با محلول فلوئورید 001/0 مولار

 با الکترود پیشنهادی………………………………………………..…………………………………………………………………………………….67

 

چکیده

فلوئورید از سالها قبل بعنوان یک یون سمی شناخته شده است. منبع اصلی فلوئورید در محلولهای آبی سنگهای معدنی حاوی فلوئورید و فعالیت های صنعتی کارخانه ها می­باشد. بر طبق گزارش سازمان حفاظت محیط زیست مقدار فلوئورید بیش از ١ میلی­گرم بر لیتر باعث بروز بیماریهای مختلف می­ شود. در این تحقیق از ماده بیوپلیمری بنام زئین بعنوان جاذب برای حذف فلوئورید از آب استفاده شده است و روشی که برای تعیین غلظت فلوئورید در محلولهای آبی بکار می­رود روش اسپادنس می­باشد . پارامترهای موثر بر واکنش از قبیل pH ، مقدار جاذب، زمان تماس جاذب و غلظت اولیه فلوئورید  با روش طراحی ترکیب مرکزی بهینه شده ­اند. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار جذب  در pH ،

فهرست

عنوان                                                     صفحه
فصل اول : مقدمه. 1
1-1-کامپوزیت‌ها 1
1-2-نانو فناوری.. 2
1-3-نانو کامپوزیت‌ها 3
1-3-1-تاریخچه تهیه و استفاده از نانو کامپوزیت‌ها 3
1-3-2-معرفی نانو کامپوزیت‌ها 3
1-4-هدف… 4
فصل دوم : مروری بر مطالعات انجام شده. 5
2-1-فاز پیوسته (زمینه/ماتریس). 5
2-1-1-رزین یورتان-اکریلات… 5
2-1-2-رزینهای پلی استر غیر اشباع.. 6
2-1-3-رزینهای وینیل استر. 7
2-2-الیاف… 8
2-2-1-ویژگی‌های الیاف طبیعی.. 9
2-2-2-روش‌های اصلاح الیاف طبیعی.. 10
2-3-نانو ذرات… 15
2-3-1-سیلیكات‌های لایه‌ای.. 15
2-3-2-ساختمان و خواص سیلیکات‌‌های لایه‌ای آلی دوست… 17
2-4-انواع نانو کامپوزیت‌‌های خاک رس… 18
2-4-1-میکرو کامپوزیت… 18
2-4-2-نانو کامپوزیت در هم رفته. 18
2-4-3-نانو کامپوزیت ورقه شده. 18
2-5-روش‏‌های تهیه نانوکامپوزیت‌‌های پلیمری.. 19
2-5-1-پلیمریزاسیون نفوذی درجا 19
2-5-2-درهم گرفتگی پلیمر یا پیش پلیمر از محلول ( محلولی). 20
2-5-3-اختلاط مذاب… 20
2-6-روش‏‌های شناسایی نانوکامپوزیت‌‌های لایه‌ای.. 20
2-6-1-پراش اشعه ایکس…. 20
2-6-2-میکروسکوپی الکترونی عبوری.. 21
2-6-3-سایر تكنیك‌های شناسایی.. 22
2-7-روش‌های شکل دهی کامپوزیت‌ها 22
2-7-1-قالب‌گیری رزین تحت خلاً.. 23
2-7-2-تجهیزات فرایند قالب‌گیری رزین تحت خلاً  و راه اندازی.. 24
2-8-تحقیقات گزارش شده. 27
2-8-1-نانو کامپوزیت‌های حاوی نانو ذرات رس… 27
2-8-2-کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف طبیعی.. 30
2-8-3-نوآوری در پژوهش…. 35
فصل سوم : بخش تجربی.. 36
3-1-مواد و تجهیزات… 36
3-1-1-مواد. 36
3-1-2-تجهیزات… 41
3-2-روش آزمون.. 42
3-2-1-پخش و باز نمودن  نانو ذرات در ماتریس رزینی.. 43
3-2-2-اصلاح سطح الیاف… 44
3-3-مشخصه یابی پخش نانو‌ذرات و آماده‌سازی سطح الیاف… 45
3-3-1-ویسکوزیته. 45
3-3-2-آزمون پراش اشعه ایکس…. 45
3-3-3-میکروسکوپ الکترونی روبشی / تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده. 45
3-3-4-میکروسکوپ الکترونی عبوری.. 45
3-3-5-آزمون‌های مشخصه یابی آماده سازی سطح الیاف… 45
3-4-تهیه و تولید کامپوزیت و نانو کامپوزیت‌ها 46
3-4-1-تهیه قالب چوبی.. 46
3-4-2-تهیه قالب سیلیکونی.. 46
3-4-3-سیستم پخت رزین یورتان-اکریلات… 48
3-4-4-تهیه کامپوزیت‌های پر شده با نانو ذرات با بهره گرفتن از فرایند ریخته‌گری.. 48
3-4-5-تولید کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف طبیعی توسط فرایند قالب‌گیری رزین تحت خلاً.. 49

 

3-5-آزمون‌های تعیین خواص نمونه‌‌های کامپوزیتی.. 51
3-5-1-آزمون کشش…. 51
3-5-2-آزمون خمش…. 52
3-5-3-آزمون ضربه. 52
3-5-4-شکاف زن.. 52
3-5-5-سختی سنجی بارکول.. 52
3-5-6-سرعت سوختن.. 52
3-5-7-جذب آب… 52
فصل چهارم : نتایج و بحث… 54
4-1-نانوکامپوزیت‌‌های بر پایه رزین یورتان-اکریلات و نانو ذرات خاک رس… 54
4-1-1-مشخصه یابی نانو کامپوزیت… 54
4-1-2-خواص مکانیکی و فیزیکی.. 60
4-2-کامپوزیت‌ها و نانوکامپوزیت‌‌های یورتان‌اکریلات تقویت شده با الیاف فلاکس قبل و بعد از اصلاح سیلانی الیاف… 74
4-2-1-مشخصه یابی کامپوزیت‌ها و نانو کامپوزیت‌ها 74
4-2-2-خواص فیزیکی و مکانیکی.. 78
فصل پنجم : نتیجه‌گیری و پیشنهادات… 88
5-1-نتیجه‌گیری.. 88
5-2-پیشنهادات جهت ادامه تحقیق.. 90
فصل ششم : مراجع و منابع.. 92
6-1-منابع و مراجع. 92
 
فهرست شکل‌ها

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل	صفحه
شکل 1-1 : رابطه تقریبی شعاع ذره با سطح آن	3
شکل 2-1 : شمایی از نحوه‌ی تهیه رزین یورتان-اکریلات	6
شکل 2-2 : شمایی از نحوه‌ی تهیه رزین پلی استر	7
شکل 2-3 : شمایی از نحوه‌ی تهیه رزین وینیل استر	8
شکل 2-4 : شماتیک الیاف طبیعی	8
شکل ‏12-5 : ساختار کریستالی سیلیکات‏‌های لایه‌ای	16
شکل ‏12‑6 : شماتیک اصلاح خاك رس	18
شکل2‑7 : ساختار نمادین سه نوع نانو کامپوزیت حاصل از اختلاط رس	19
شکل 2-8 : نمودار‌های XRD یک نمونه فلوئوروهکتوریت در ماتریس HDPE	21
شکل 2-9 : نحوه قرار گیری و ترتیب تجهیزات فرایند قالب‌گیری رزین تحت خلاً	24
شکل 2-10 : نحوه‌ی چیدمان اجزای فرایند جهت پرهیز از ورود رزین به خلأ	26
شکل 3-1: نحوه تهیه و ساختار شیمیایی رزین یورتان-آکریلات	37
شکل 3-2: تصویر پراش اشعه ایکس نانو ذرات خاک رس	39
شکل 3-3: الیاف کتان (فلاکس) با آرایش تک جهته	39
شکل 3-4: ساختار شیمیایی تری اتو کسی وینیل سیلان	40
شکل 3-5: شماتیک کلی کار انجام شده در پروژه	42
شکل 3-6: شماتیک روند تهیه رزین حاوی نانو ذرات	44
شکل 3-7: شماتیک اصلاح الیاف	44
شکل 3-8: تصویر نهایی قالب سیلیکونی ساخته شده جهت تهیه نمونه‌های آزمون به روش ریخته‌گری	47
شکل 3-9: تعدادی از نمونه‌های آزمون تهیه شده توسط فرایند ریخته گری	47
شکل3-10: نمودار دما-زمان مدت زمان ژل برای رزین یورتان-اکریلات	48
شکل 3-11: شماتیک تهیه صفحات کامپوزیتی تقویت شده با الیاف توسط فرایند قالب گیری رزین تحت خلاً	49
شکل 3-12: صفحه‌ی تولید شده توسط فرایند قالب‌گیری رزین تحت خلاً، قبل از برش	51
شکل 3-13: قطعه برش خورده از صفحه تولید شده توسط فرایند قالب‌گیری رزین تحت خلاً	51
شکل 4-1 : منحنی تغییرات ویسکوزیته رزین با افزایش میزان نانو ذرات خاک رس	55
شکل 4-2 : تصاویر پراش اشعه ایکس نانو کامپوزیت‌های حاوی 0، 5/0، 5/1، 3، 5، 7 و 10 درصد وزنی نانو ذرات خاک رس	56
شکل 4-3 : ریز نگار میکروسکوپ الکترونی عبوری نمونه حاوی 3 درصد نانو خاک رس	58
شکل4-4: ریز نگار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش آلومینیوم) نمونه RP+3N	59
شکل 4-5: نمودار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (مبنی بر وجود نانو ذرات) نمونه RP+3N	59
شکل 4-6: ریز نگار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش آلومینیوم) نمونه RP+7N	60
شکل 4-7: نمودار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (مبنی بر وجود نانو ذرات) نمونه RP+7N	60
شکل 4-8 : تغییرات استحکام و مدول کششی نانو کامپوزیت‌ها با افزایش میزان نانو ذرات از 0 تا 10 درصد وزنی	61
شکل 4-9: دو نمونه با مدولی یکسان (الف) استحکام بیشتر (ب) استحکام کمتر	63
شکل 4-10 : تغییرات ازدیاد طول رزین عاری از نانو ذرات قبل (الف) و بعد (ب)  از آزمون کشش. تغییرات ازدیاد طول ماتریس حاوی نانو ذرات قبل (ج) و بعد (د) از آزمون کشش	64
شکل 4-11 : تغییرات ازدیاد طول نانو کامپوزیت‌های با درصد وزنی بالای نانو ذره و حاوی حباب‌های هوا  قبل (الف) و بعد (ب)  از آزمون کشش	65
شکل 4-12 : تغییرات استحکام و مدول خمشی نانو کامپوزیت‌ها با افزایش میزان نانو ذرات از 0 تا 10درصد وزنی	66
شکل 4-13 : تغییرات مقاومت در برابر ضربه نانو کامپوزیت‌ها با افزایش میزان نانو ذرات خاک رس از 0 تا 10 درصد وزنی	68
شكل 4-14: تصویر شماتیک مكانیزم افزایش استحكام ضربه در نانو کامپوزیت‌های حاوی نانو ذرات	68
شکل 4-15: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه RP	69
شکل 4-16: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه RP+3N	70
شکل 4-17: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه RP+7N	70
نمودار 4-18 : تغییرات جذب آب نانو کامپوزیت‌ها با افزایش میزان نانو ذرات خاک رس از 0 تا 10 درصد وزنی	71
نمودار 4-19 : تغییرات سختی بارکول نانو کامپوزیت‌ها با افزایش میزان نانو ذرات خاک رس از 0 تا 10 درصد وزنی	72
شکل 4-20: شماتیک طول پیموده شده جهت سوختن نمونه‌‌های حاوی 0 تا 10 درصد وزنی نانو ذرات خاک رس	73
شکل 4-21: (الف) تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه FRP (ب) تصویر تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش کربن) نمونه FRP (با بزرگنمایی 20 میکرومتر)	75
شکل 4-22: نمودار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده نمونه FRP مبنی بر عدم وجود عوامل سیلانی و نانو ذرات	75
شکل 4-23 : (الف) تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه FRST (ب) تصویر تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش سیلان) نمونه FRST)(با بزرگنمایی 20 میکرومتر)	76
شکل 4-24 : نمودار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده نمونه FRST مبنی بر وجود عامل سیلان در الیاف	76
شکل 4-25 : (الف) تصویر میکروسکوپ الکترونی نمونه FRSTN (ب) تصویر تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش سیلان) نمونه FRSTN (پ) تصویر تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده (پخش آلومینیوم) نمونه FRSTN (با بزرگنمایی 20‌میکرومتر)	77
شکل 4-26 : نمودار تجزیه پرتو ایکس با انرژی پاشنده نمونه FRSTN مبنی بر وجود عامل سیلانی در الیاف و نانو ذرات در ماتریس رزینی	77
شکل 4-27 : تغییرات استحکام و مدول کششی نانو کامپوزیت‌های هیبریدی تقویت شده با الیاف فلاکس	78
شکل 4-28 : شماتیک فصل مشترک به وجود آمده پس از اعمال عامل اصلاح کننده سیلانی بین اجزاء کامپوزیت	79
شکل 4-29 : تغییرات مقاومت در برابر ضربه کامپوزیت و نانوکامپوزیت‌‌های هیبریدی	82
شکل 4-30: ریز نگار میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه FRP در ابعاد 50 میکرومتر (الف) و 20 میکرومتر (ب)	83
شکل 4-31: ریز نگار میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه FRST در ابعاد 50 میکرومتر (الف) و 20 میکرومتر (ب)	83
شکل 4-32: ریز نگار میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه FRSTN در ابعاد 50 میکرومتر (الف) و 20 میکرومتر (ب)	84
شکل 4-33  : تغییرات استحکام و مدول خمشی نانو کامپوزیت‌های هیبریدی تقویت شده با الیاف فلاکس	85
شکل 4-34 : تغییرات جذب آب کامپوزیت و نانو کامپوزیت‌های هیبریدی تقویت شده با الیاف فلاکس	86

فهرست جداول

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                           صفحه
چکیده………………………………………………………………………………………………1
فصل اول: کلیات تحقیق

• مقدمه……………………………………………………………………………………3
• بیان مسئله……………………………………………………………………………….4
• سوابق مربوطه……………………………………………………………………………….4
• فرضیه‌ها…………………………………………………………………………………5
• اهداف تحقیق………………………………………………………………………………………5
• جنبه نوآوری تحقیق……………………………………………………………5

فصل دوم: ادبیات و پیشینه تحقیق

• تعریف اصطلاحات متغیرها…………………………………………………..7

2-1-1- مقدمه ای بر آلاینده های آب……………………………………………………..7
2-1-2-  رنگ…………………………………………………………………………………..7
2-1-2-1- رنگزا، رنگینه و رنگدانه……………………………………………………………9
2-1-2-2- طبقه‌بندی مواد رنگزا……………………………………………………………..10
2-1-2-2-1- طبقه‌بندی مواد رنگزا طبق ساختار شیمیایی………………………………..10
2-1-2-2-1-1- مواد رنگزای آزو…………………………………………………..10
2-1-2-2-1-2- مواد رنگزای آنتراکینون…………………………………………11
2-1-2-2-1-3- مواد رنگزای ایندیگوئید……………………………………….11
2-1-2-2-2- طبقه‌بندی مواد رنگزا برحسب کاربرد………………………………12
2-1-2-2-2-1- مواد رنگزای گروه اول…………………………………………..12
2-1-2-2-2-1-1- مواد رنگزای اسیدی……………………………………………..12
2-1-2-2-2-1-2- مواد رنگزای مستقیم……………………………………………………13
2-1-2-2-2-1-2-1- رنگزای آبی مستقیم 199…………………………………………….14
2-1-2-2-2-1-3- مواد رنگزای بازیک……………………………………………….14
2-1-2-2-2-1-4- مواد رنگرزی دیسپرس…………………………………………..15
2-1-2-2-2-2- مواد رنگزای گروه دوم………………………………………………….16
2-1-2-2-2-2-1- مواد رنگزای گوگردی……………………………………………16
2-1-2-2-2-2-2- مواد رنگزای خمی…………………………………………16
2-1-2-2-2-2-3- مواد رنگزای آزوئیک………………………………………..17
2-1-2-2-2-2-4- مواد رنگزای اینگرین…………………………………………..17
2-1-2-2-2-2-5- مواد رنگزای اکسیداسیون………………………………………..17
2-1-2-2-2-2-6- مواد رنگزای راکتیو……………………………………………….18
2-1-2-2-2-2-7- مواد رنگزای کرومی (مواد رنگزای دندانه‌ای)……………………..18
2-1-2-2-2-2-8- پیگمنت ها……………………………………………………….19
2-1-3- انواع روش‌های حذف مواد از آب………………………………….20
2-1-3-1- روش شیمیایی…………………………………………………………..20
2-1-3-2- روش فیزیکی……………………………………………………………………..21
2-1-3-3- روش بیولوژیکی…………………………………………………………21
2-1-3-4- انواع روش‌های حذف رنگ از پساب………………………………………..21
2-1-3-4-1- روش بیولوژیکی…………………………………………………………………21
2-1-3-4-2- روش‌های شیمیایی…………………………………………………….22
2-1-3-4-2-1-  روش الکتروشیمیایی…………………………………………………22
2-1-3-4-2-2-  روش انعقاد و لخته سازی……………………………………………..22
2-1-3-4-2-3-  روش اکسیداسیون…………………………………………………..22
2-1-3-4-2-3-1-  اکسیداسیون با ازن……………………………………………………22
2-1-3-4-2-3-2-  استفاده از فرایندهای فوتولیز و التراسونولیز…………………22
2-1-3-4-2-3-3-  اکسیداسیون با فرایندهای فوتوفنتون………………………………..23
2-1-3-4-2-4- روش تصفیه الکتروکواگولاسیون…………………………………23
2-1-3-4-3-  روش‌های فیزیکی………………………………………………………..23
2-1-3-4-3-1-  جذب سطحی…………………………………………………………..23
2-1-3-4-3-2-  تئوری جذب سطحی………………………………………………….24
2-1-3-4-3-3-  عوامل مؤثر برجذب سطحی………………………………………………..24
2-1-3-4-3-3-1- اختلاط………………………………………………………………..24
2-1-3-4-3-3-2-  خواص و نوع جاذب……………………………………………….24
2-1-3-4-3-3-3- اندازه ذرات جذب‌شونده…………………………………………..25
2-1-3-4-3-3-4- PH ………………………………………………………………………25
2-1-3-4-3-3-5- وزن مولکولی…………………………………………………………25
2-1-3-4-3-3-6- دما…………………………………………………………….25
2-1-3-4-3-3-7- نیروهای کنترل‌کننده جذب سطحی………………………………26
2-1-3-4-3-4- حذف رنگ با بهره گرفتن از کربن فعال………………………………….27
2-1-3-4-3-5- حذف رنگ توسط جاذب کیتوسان…………………………….27
2-1-4-نانو جاذب……………………………………………………………….27
2-1-4-1- ویژگی یک جاذب مطلوب………………………………………………….28
2-1-5-کامپوزیت……………………………………………………………………..28
2-1-6-نانوکامپوزیت…………………………………………………………..28
2-1-6-1- طبقه‌بندی نانو کامپوزیت‌ها………………………………………..28
2-1-6-1-1- نانو کامپوزیت‌های پایه پلیمری…………………………………..29
2-1-6-1-2- نانو کامپوزیت‌های پایه سرامیکی………………………………………………29
2-1-6-1-3- نانو کامپوزیت‌های پایه فلزی…………………………………………..30

• نانولوله‌های کربنی………………………………………………………………….30

2-1-7-1- انواع نانولوله های کربنی…………………………………………………..33
2-1-7-1-1- نانولوله کربنی تک جداره………………………………………………….33
2-1-7-1-2- نانولوله کربنی چند جداره………………………………………………35
2-1-7-1-3- فولرایت……………………………………………………..36
2-1-7-1-4- متخلخل یا حلقه‌ای (Nano Torus)……………………………36
2-1-7-1-5- ساختارهای غیر ایده آل…………………………………………36
2-1-7-2- خواص نانولوله‌ها…………………………………….37
2-1-7-2-1- واکنش‌پذیری شیمیایی……………………………………………………………37
2-1-7-2-2- استحکام ومقاومت…………………………………………………………….37
2-1-7-2-3- خواص حرکتی……………………………………………………….39

 

2-1-7-2-4- خواص الکتریکی…………………………………………………………39
2-1-7-2-5- خواص حرارتی………………………………………………………………….40
2-1-7-2-6- تأثیر نقایص بر خواص……………………………………………………………..40
2-1-7-2-7- رفتار الاستیکی نانولوله………………………………………………………………41
2-1-7-3- روش‌های ساخت…………………………………………………………………………..42
2-1-7-3-1- مکانیزم رشد………………………………………………………………43
2-1-7-3-2- روش قوس الکتریکی………………………………………………….44
2-1-7-3-3- تبخیر لیزری…………………………………………………………………45
2-1-7-3-4- رسوب بخار شیمیایی(CVD)………………………………………….46
2-1-7-3-5- سایش از طریق آسیاب گلوله‌ای…………………………………..48
2-1-7-4- خالص‌سازی نانولوله های کربنی…………………………………………..49
2-1-8- پلی آنیلین…………………………………………………………………………….51
2-1-8-1- معایب پلی آنیلین………………………………………………………..52
2-1-8-2- تحقیقات انجام‌شده با کامپوزیت‌های بر پایه پلی آنیلین………………………52
2-1-8-3- مقایسه پذیری روش‌ها……………………………………………….52
فصل سوم: روش تحقیق
3-1- خلاصه……………………………………………………………………………..54
3-2- مواد موردنیاز و تهیه محلول‌ها…………………………………………………. 54
3-2-1- مواد موردنیاز……………………………………………………………………54
3-2-2- تهیه محلول‌ها…………………………………………………………………..55
3-2-2-1- سدیم هیدروکسید 1 مولار (جهت تنظیم PH)…………………………………55
3-2-2-2- هیدروکلریک اسید 1 مولار (جهت تنظیم PH)……………………………………….55
3-2-2-3- تهیه 100 میلی‌لیتر محلول سولفوریک اسید 1 مولار……………………………….56
3-3- ابزارها ودستگاه ها………………………………………………………56
-4- روش کار……………………………………………………………………………………….56
3-4-1- تهیه نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT ……………………………………………57
3-4-2- تهیه محلول استاندارد رنگزای آبی مستقیم 199………………………………….57
3-4-3- تعیین طول‌موج ماکزیمم…………………………………………………………………….57
3-4-4- مرحله جذب سطحی………………………………………………………….57
3-4-5- شناسایی و تأیید نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT …………………………58
3-4-5-1- میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)………………………………………58
3-4-5-2- طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)……………………………..58
3-5- بهینه‌سازی پارامترهای مختلف مؤثر بر حذف رنگ…………………………..59
3-5-1- بررسی اثر PH…………………………………………………………….59
3-5-2- بررسی مقدار بهینه نانو جاذب……………………………………………………..59
3-5-3- بررسی اثر زمان تماس در دماهای مختلف…………………………………………….60
3-5-4- بررسی اثر غلظت در دماهای مختلف…………………………………………..60
3-6- تعیین منحنی کالیبراسیون……………………………………………………61
3-7- ایزوترم جذب………………………………………………………………………….61
3-8- سینتیک جذب……………………………………………………………….62
3-9- ترمودینامیک………………………………………………………….62
فصل چهارم: تجزیه‌وتحلیل داده‌ها
4-1- نتایج حاصل از بهینه‌سازی پارامترهای مؤثر بر حذف رنگزای آبی مستقیم 199 توسط نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT..64
4-1-1- بررسی اثر PH…………………………………………………………………64
4-1-2- بررسی مقدار نانو جاذب……………………………………………………….64
4-1-3- بررسی اثر زمان تماس در دماهای مختلف…………………………………….65
4-1-4- بررسی اثر غلظت در زمان‌های مختلف…………………………………..66
4-2- منحنی کالیبراسیون………………………………………………………………..68
4-3- داده‌های مربوط به‌رسم منحنی ایزوترم جذب رنگزای آبی مستقیم 199……………….69
4-4- داده‌های مربوط به‌رسم منحنی سینتیک جذب………………………………….69
4-5- داده‌های مربوط به‌رسم منحنی ترمودینامیکی………………………………70
فصل پنجم: بحث، نتیجه‌گیری و پیشنهاد‌هات
5-1- بررسی مورفولوژی سطح MWCNT………………………………..72
5-2- طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) …………………………72
5-3- بهینه‌سازی پارامترهای مؤثر بر حذف رنگزای آبی مستقیم 199………………………..73
5-3-1- تعیین PH بهینه………………………………………………………………………..73
5-3-2- تأثیر مقدار نانو جاذب……………………………………………….74
5-3-3- تأثیر زمان تماس بر حذف رنگزا………………………………………………..75
5-4- رسم منحنی کالیبراسیون و تعیین محدوده خطی……………………………….76
5-5- ایزوترم های جذب………………………………………………………………76
5-5-1- ایزوترم جذب لانگمویر………………………………………………………..76
5-5-1-1- روش اول: بررسی ایزوترم جذب لانگمویر جهت حذف رنگزای آبی مستقیم 199 …………78
5-5-1-2- روش دوم: بررسی ایزوترم جذب لانگمویر جهت حذف رنگزای آبی مستقیم 199………….79
5-5-1-3- روش سوم: بررسی ایزوترم جذب لانگمویر جهت حذف رنگزای آبی مستقیم 199…………80
5-5-1-4- روش چهارم: بررسی ایزوترم جذب لانگمویر جهت حذف رنگزای آبی مستقیم 199………81
5-5-2- ایزوترم جذب فرندلیش………………………………………………………..82
5-6- سینتیک جذب
5-7- بررسی ترمودینامیکی…………………………………………………………….86
5-8- بحث و نتیجه‌گیری………………………………………………………………….88
5-9- پیشنهادات…………………………………………………………………….88
منابع و مأخذ…………………………………………………………………90
فهرست جداول
عنوان                                                                                                                                               صفحه
جدول 2-1- رابطه بین رنگ جذب‌شده و رنگی که دیده می‌شود…………………………..8
جدول 3-1 مشخصات MWCNT ……………………………………………….54
جدول 3-2 مشخصات رنگزای آبی مستقیم 199 ……………………………………….55
جدول 4-1 نتـایج حاصـل از بررسـی اثـر PH بر حذف رنگــزا برای نانو کامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT……………………………………………….64
جدول 4-2 نتایج حاصل از بررسی اثر مقدار نانو جاذب پلی آنیلین/ MWCNT در حذف رنگزا………65
جدول4-3 نتایج حاصل از بررسی اثر زمان تماس نانوجاذب پلی آنیلین/MWCNT در دمای cº25………………………………………………….65
جدول 4-4 نتایج حاصل از بررسی اثر زمان تماس نانوجاذب پلی آنیلین/MWCNT در دمای cº35………………………………………………………………………………………66
جدول 4-5 نتایج حاصل از بررسی اثر زمان تماس نانوجاذب پلی آنیلین/MWCNT در دمای cº45…………………………………………………………………………………………..66
جدول 4-6 نتایج حاصل از بررسی اثر غلظت در زمان 90 دقیقه، PH=5 و مقدار جاذب 1/0 گرم برای نانوجاذب پلی آنیلین/MWCNT در دمای cº25 …………………………….67
جدول 4-7 نتایج حاصل از بررسی اثر غلظت در زمان 90 دقیقه، PH=5 و مقدار جاذب 1/0 گرم برای نانوجاذب پلی آنیلین/MWCNT در دمای cº35 ………………………………….67
جدول 4-8 نتایج حاصل از بررسی اثر غلظت در زمان 90 دقیقه، PH=5 و مقدار جاذب 1/0 گرم برای نانوجاذب پلی آنیلین/MWCNT در دمای cº45 ……………………………..68
جدول 4-9 نتایج حاصل از بررسی گستره خطی مربوط به رنگزای آبی مستقیم 199 ………………………..68
جدول 4-10 نتایج به‌دست‌آمده جهت رسم منحنی ایزوترم رنگزای آبی مستقیم 199 ……………………….69
جدول 4-11 نتایج به‌دست‌آمده برای رسم منحنی سینتیک جذب رنگزای آبی مستقیم 199 ……………….69
جدول 4-12 نتایج به‌دست‌آمده برای رسم منحنی ترمودینامیکی رنگزای آبی مستقیم 199 …………………70
جدول 5-1 پارامترهای مختلف ایزوترم جذب لانگمویر برای جذب رنگزای آبی مستقیم 199 بر روی نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT با بهره گرفتن از رابطه 5-2 ……………………….78
جدول 5-2 پارامترهای مختلف ایزوترم جذب لانگمویر برای جذب رنگزای آبی مستقیم 199 بر روی نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT با بهره گرفتن از رابطه 5-3 ……………79
جدول 5-3 پارامترهای مختلف ایزوترم جذب لانگمویر برای جذب رنگزای آبی مستقیم 199 بر روی نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT با بهره گرفتن از رابطه 5-4 …………….80
جدول 5-4 پارامترهای مختلف ایزوترم جذب لانگمویر برای جذب رنگزای آبی مستقیم 199 بر روی نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT با بهره گرفتن از رابطه 5-5 ………………………….81
جدول 5-5 پارامترهای مختلف ایزوترم جذب فرندلیش برای جذب رنگزای آبی مستقیم 199 بر روی نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT ……………………………………………………83
جدول 5-6 مقادیر پارامترهای سینیتیکی جذب رنگزای آبی مستقیم 199 با بهره گرفتن از نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT بر اساس مدل شبه درجه اول و شبه درجه دوم………………………………………………….84
جدول 5-7 مقادیر پارامترهای مختلف ترمودینامیکی جهت جذب رنگزای آبی مستقیم 199 بر روی نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT …………………………………..87
فهرست نمودارها
عنوان                                                                                                                                               صفحه
نمودار 5-1 تأثیر PH برجذب رنگزای آبی مستقیم 199 با بهره گرفتن از نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT…………………………………………………………………….73
نمودار 5-2 تأثیر مقدار جاذب بر روی حذف ماده رنگزای آبی مستقیم 199 با بهره گرفتن از نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT……………………………………………………………..74
نمودار 5-3 نمودار تأثیر زمان تماس بر میزان حذف ماده رنگزای آبی مستقیم 199 با بهره گرفتن از نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT………………………………………………75
نمودار 5-4 نمودار منحنی کالیبراسیون رنگزای آبی مستقیم 199……………………………………………………..76
نمودار 5-5 ایزوترم جذب لانگمویر برای جذب رنگزای آبی مستقیم 199 بر روی نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT……………………………………………………………………………….78
نمودار 5-6 ایزوترم جذب لانگمویر برای جذب رنگزای آبی مستقیم 199 بر روی نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT…………………………………………………………………….79
نمودار 5-7 ایزوترم جذب لانگمویر برای جذب رنگزای آبی مستقیم 199 بر روی نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT………………………………………………………………………80
نمودار 5-8 ایزوترم جذب لانگمویر برای جذب رنگزای آبی مستقیم 199 بر روی نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT…………………………………………………………………………….81
نمودار 5-9 ایزوترم جذب فرندلیش برای جذب رنگزای آبی مستقیم 199 بر روی نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT ………………………………………………………………….83
نمودار 5-10 منحنی سینتیکی جذب بر اساس مدل شبه درجه اول برای جذب رنگزای آبی مستقیم 199 بر روی نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT…………………………………85
نمودار 5-11 منحنی سینتیکی جذب بر اساس مدل شبه درجه دوم برای جذب رنگزای آبی مستقیم 199 بر روی نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT……………………………………………85
نمودار 5-12 منحنی ترمودینامیکی برای جذب رنگزای آبی مستقیم 199 بر روی نانوکامپوزیت پلی آنیلین/MWCNT…………………………………………..87
فهرست شکل‌ها
عنوان                                                                                       صفحه
شکل 2-1 ساختار کلی یک ماده رنگزای آزو ………………………………10
شکل 2-2 ساختار آنتراکینون ……………………………………………………………..11
شکل 2-3 ساختار کلی یک ماده رنگزای ایندیگو …………………………………12
شکل 2-4 ساختار شیمیایی دو رنگ‌دانه اسیدی ……………………………………………13
شکل 2-5 ساختار شیمیایی رنگینه C.I. Direct red 80 ………………………..14
شکل 2-6 ساختار شیمیایی رنگینه C.I. Basic blue 3 ……………………………..15
شکل 2-7 ساختار شیمیایی رنگینه C.I. Disperse blue 56 ……………………………….15
شکل 2-8 ساختار شیمیایی رنگینه C.I. Disperse red 1 ………………………………16
شکل 2-9 واکنش احیا و اکسیداسیون در رنگینه های خمی ………………………..17
شکل 2-10 ساختار شیمیایی رنگینه C.I. Reactive orange 16 …………………..18
شکل 2-11ساختار شیمیایی یک رنگینه کرومی ……………………………………..19
شکل 2-12 گرافیت ………………………………………………………………….31
شکل 2-13 الماس……………………………………………………………………31
شکل 2-14 لانسدیلایت…………………………………………………….31
شکل 2-15پدیده کنگره‌ای شدن (تبدیل ساختارهای پنج‌ضلعی و هفت‌ضلعی) تحت بارهای محوری…..35
شکل 2-16 سطح مقطع دسته نانولوله‌ها……………………………………………35
شکل 2-17 تولید ناخواسته اتصالات T شکل، Y شکل و یک چهارراهی………………37
شکل 2-18 درپوش نانولوله در زوایای مختلف…………………………………….38
شکل 2-19 واکنش نانولوله تک جداره تحت انواع بارمحوری فشاری………………….39
شکل 2-20 یک ترانزیستور نانولوله‌ای……………………………………………40
شکل 2-21 نمای شماتیک از روش تخلیه قوس الکتریکی…………………….45
شکل 2-22 مکانیسم تشکیل نانولوله کربنی……………………………………………….46
شکل 2-23 تبخیر لیزری یک هدف گرافیتی……………………………………………48
شکل 2-24 ساختار پلی آنیلین ………………………………………………………………51
شکل 3-1 ساختار شیمیایی رنگزای مستقیم آبی 199 ……………………………………..55