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 اندازه گیری 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 نتیجه ­گیری… 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 فرایند 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 اندازه گیری 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

ای… 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، متاكریلیک 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