34
3-2-3-راست هنجارش مدهای N و N
37
3-3بسط موج تخت فرودی بر حسب هماهنگ های کروی در محیط اطراف(آب)
38
3-3-1محاسبه میدان الکتریکی موج فرودی
38
3-3-2بسط میدان مغناطیسی موج تخت فرودی
45
3-3-3-استفاده از شرایط مرزی برای به دست آوردن بسط میدان الکتریکی
و مغناطیسی داخل نانوذره
46
3-3-4-میدان الکتریکی در نقطه کوانتومی
47
3-3-5میدان پراکنده شده
47
4فصل چهارم:محاسبات عددی و نتایج
4-1تغییرات میدان الکتریکی بر حسب ضخامت لایه دی الکتریک در طول موج 800نانومتر
53
4-2 تغییرات میدان الکتریکی بر حسب ضخامت لایه دی الکتریک در طول موج 950نانومتر
56
4-3تغییرات میدان الکتریکی بر حسب گذردهی نسبی دی الکتریک در ضخامت های
مختلف نانوفلز نجیب در طول موج 800نانومتر
59
4-4تغیییرات میدان الکتریکی بر حسب گذردهی نسبی دی الکتریک در ضخامت های
مختلف نانوفلز نجیب در طول موج 950نانومتر
62
4-5 تغییرات میدان الکتریکی به عنوان تابعی از گذردهی نسبی دی الکتریک در ضخامت
ثابت 2 نانومتر
64
4-6 تغییرات میدان الکتریکی در نقطه کوانتومی بر حسب افزایش شعاع در 800 نانومتر
و ضخامت نانوپوسته فلزی 2 نانومتر
66
5- فصل پنجم:نتیجه‌گیری و کارهای آینده
5-1پیشنهادات ادامه کار
69
منابع 83
پیوست‌ها
پیوست الف:کد نویسی مربوط به تابع دی الکتریک اصلاح شده نانو فلز 75
پیوست ب : حل دوازده معادله دوازده مجهول در متمتیکا 77
پیوست پ: کد نویسی مطلب برای یکی از ضرایب 82
پیوست ت : کد نویسی مطلب برای افزایش میدان در نقطه کوانتومی 84
چکیده و صفحه عنوان به انگلیسی
فهرست جدول ها
جدول 2‑1: شعاع بوهر اکسیتون و گاف انرژی چند نیمه رسانا…………………………………….. 11
جدول 2‑2 : فرکانس پلاسمای حجمی ،ثابت میرایی ? و سرعت فرمی برای سه
فلز نجیب مس ، طلا و نقره. 1
فهرست شکل ها
شکل 2‑1:نوار گاف انرژی نقاط کوانتومی.. 10
شکل 2‑2: طیف جذبی و فلورسانس نقاط کوانتومی CdSe در اندازه های مختلف… 11
شکل 2‑3: طرح واره نقطه کوانتومی پلاسمونی دو پوسته ای با جدا کننده دی الکتریک… 14
شکل 2‑4: نمودار قسمت موهومی تابع دی الکتریک نانو پوسته مس بر حسب طول
موج با احتساب اثر اندازه در ضخامت های متفاوت.. 18
شکل 2‑5: نمودار قسمت موهومی تابع دی الکتریک نانوپوستهی طلا بر حسب طول
موج با احتساب اثر اندازه در ضخامت های متفاوت.. 19
شکل 2‑6: نمودار قسمت موهومی تابع دی الکتریک نانوپوستهی نقره بر حسب طول
موج با احتساب اثر اندازه در ضخامت های متفاوت.. 19
شکل 2‑7: نمودار قسمت حقیقی تابع دی الکتریک نانوپوستهی مس بر حسب طول
موج با احتساب اثر اندازه در ضخامت های متفاوت در محدودهnm800 تاnm950. 20
شکل 2‑8: نمودار قسمت حقیقی تابع دی الکتریک نانوپوستهی طلا بر حسب طول
موج با احتساب اثر اندازه در ضخامت های متفاوت در محدودهnm800 تاnm950. 20
شکل 2‑9: نمودار قسمت حقیقی تابع دی الکتریک نانوپوستهی نقره بر حسب طول
موج با احتساب اثر اندازه در ضخامت های متفاوت در محدودهnm800 تاnm950. 21
شکل 3‑1: نانو ساختار چندلایه کروی شامل نقطه کوانتومی، نانوپوسته فلز نجیب و
جداکننده دیالکتریک… 47
شکل 4‑1 :نمودارتغییرات میدان الکتریکی بر حسب ضخامت لایه دی الکتریک در
ضخامتهای مختلف نانو پوسته مس درطول موج800 نانومتر. 53
شکل 4‑2:نمودار تغییرات میدان به عنوان تابعی از ضخامت لایه دی الکتریک در ضخامتهای
مختلف نانوپوسته فلز طلا در طول موج 800 نانومتر. 54
شکل 4‑3: نمودار تغییرات میدان به عنوان تابعی از ضخامت لایه دی الکتریک در ضخامت
های مختلف نانوپوسته فلز نقره در طول موج 800 نانومتر. 55
شکل 4‑4: نمودار تغییرات میدان الکتریکی بر حسب ضخامت لایه دی الکتریک در
ضخامتهای مختلف نانو پوسته مس درطول موج950 نانومتر. 56
شکل 4‑5: نمودار تغییرات میدان الکتریکی به عنوان تابعی از ضخامت لایه دی الکتریک
در ضخامت های مختلف نانوپوسته فلز طلا در طول موج 950 نانو متر. 57
شکل 4‑6: نمودار تغییرات میدان به عنوان تابعی از ضخامت لایه دی الکتریک در
ضخامت های مختلف نانوپوسته فلز نقره در طول موج 950نانومتر. 58
شکل 4‑7 :تغییرات میدان الکتریکی به عنوان تابعی از گذردهی نسبی دی الکتریک
در ضخامت های مختلف نانو پوسته مس در طول موج 800نانومتر. 59
شکل 4‑8:تغییرات میدان الکتریکی به عنوان تابعی از گذر دهی نسبی دی الکتریک
در ضخامت های مختلف نانو پوسته طلا در طول موج nm 800. 60
شکل 4‑9 :تغییرات میدان الکتریکی به عنوان تابعی از گذردهی نسبی دی الکتریک
در ضخامت های مختلف نانوپوسته نقره در طول موجnm 800. 61
شکل 4‑10: تغییرات میدان الکتریکی به عنوان تابعی از گذردهی نسبی دی الکتریک
در ضخامت های مختلف نانوپوسته مس در طول موجnm 950. 62
شکل 4‑11: تغییرات میدان الکتریکی به عنوان تابعی از گذردهی نسبی دی الکتریک
در ضخامت های مختلف نانوپوسته طلا در طول موجnm 950. 63
شکل 4‑12: تغییرات میدان الکتریکی به عنوان تابعی از گذردهی نسبی دی الکتریک
در ضخامت های مختلف نانوپوسته نقره در طول موجnm 950. 63
شکل 4‑13: مقایسه افزایش میدان الکتریکی بر حسب گذر دهی نسبی دی الکتریک برای
سه فلز نجیب در دو طول موج nm800 وnm 950 در ضخامت نانو پوسته
فلزی nm2. 64
شکل 4‑14:تغییرات میدان الکتریکی درون نقطه کوانتومی برحسب شعاع نقطه کوانتومی
برای سه فلز نجیب با ضخامت nm2 در طول موج nm 800 و ضخامت لایه
دیالکتریک nm21. 66
شکل 5‑1:نانو ساختار چندلایه کروی شامل نقطه کوانتومی ولایه متناوب دیالکتریک و
فلز. 69
چکیده
در این رساله هدف بررسی تغییرات میدان الکتریکی در ساختار نانونقطه کوانتومی با نانو پوستهی فلزی و جدا کنندهی دی الکتریک است. این قبیل نانو ذرات برای کاربردهای پزشکی مانند تصویربرداری از بافتهای عمیق و فوتو دینامیک تراپی بهکار میرود. این نانو ذرات توسط آب احاطه شدهاند زیرا بافت بدن تا حد زیادی آب است. در اینجا تغییرات میدان الکتریکی در ساختار نانویی ذکر شده با نانوپوستهی فلز مس، نقره و طلا در دو طول موج 800 و 950 نانومتر بررسی و مقایسه شده است. برای محاسبه ثابت دیالکتریک فلزات نجیب مدل درود به کار رفته است. در مقیاس نانومتری با كاهش اندازه ذرات، نسبت سطح به حجم سیستم زیاد می‌شود، لذا مدل درود باید اصلاح شود. در تحقیقات گذشته این امر صورت نگرفته است. برای انجام این پژوهش روش تئوری پراکندگی مای استفاده شده است. میدان الکترومغناطیسی بر حسب هماهنگ های کروی برداری بسط داده شده است. با توجه به شرایط مرزی و با استفاده از نرم افزار متمتیکا و نرم افزار متلب نسبت میدان الکتریکی در نانو ذره را به میدان تابشی، بر حسب متغیرهای مختلف مانند ضخامت نانو پوسته فلزی، طول موج و… به دست آورده ایم. افزایش میدان الکتریکی بیش از دو برابر برای این نانوذره برای هر سه نانوپوسته فلزی در ضخامت 2 نانومتر برای طول موج 800 نانومتر به دست آمده است. در طول موج nm950 با کاهش ضخامت نانو پوسته فلزی میدان الکتریکی افزایش مییابد. طول موج 800 نانومتر افزایش میدان بیشتری در مقایسه با طول موج 950 نانومتر را نتیجه میدهد.
مقدمه
روش حل پراکندگی توسط یک کره از زمان‌های خیلی قبل وجود داشته است. در 1908، مای به منظور توضیح رنگ های متنوع در جذب و پراکندگی توسط ذرات کلوئیدی کوچک طلا معلق در آب، این تئوری را توسعه داد. کار دبای که موضوع پایان نامه دکترایش، به فشار تابشی بر ذرات کروی مربوط می‌شد. او به جای کار کردن مستقیم با مولفه‌های بردارهای میدان ؛ تابع پتانسیل[1] مشتق شده از بردار هرتز[2] را به کار برد،همان کاری که مای انجام داد[1].
مقاله مای )1908(تحت عنوان «ملاحظات اپتیکی در محیط های غیرشفاف[3]، به خصوص ذرات طلای کلوئیدی» تنها بیانی از فرمول های پراکندگی نیست؛ بلکه به علت هر دو جنبه آزمایشگاهی و محاسباتی اهمیت داشته است[2]. محاسبه رنگ های تابان که از ذرات فلزی کلوئیدی پراکنده می‌شوند، توسط فارادی( 1857) مطالعه شد .[3]
کارهایی که در پراکندگی مای )1908( مرجع قرار گرفته بودند توسط افراد زیر ارائه شدند[1] :
تامسون[4] (1893) در مورد کره های کاملاً بازتاب کننده،
ریلی[5] در مورد کره های دی الکتریک کوچک
و لورنز[6] (1898،1880 ) در مورد کره های جاذب کوچک.
هر چند این تئوری توسط چندین محقق قبل از مای کار شده بود و حتی تاریخچه آن به نیمه قرن نوزدهم بر می گردد . لوگان[7] (1965-1962) یک تاریخچه قابل ملاحظه را دنبال کرده است، کلبش[8]در 30 اکتبر 1861 مقاله‌ای تحت عنوان «درباره بازتاب روی یک سطح کروی» ارائه داد و در 1863 منتشر شد. یک سال قبل از اینکه تئوری الکترومغناطیس نور توسط ماکسول پیشنهاد شود. در این مقاله کلبش حل کلی برای معادله موج کشسان بر حسب تابع موج برداری به دست آورد، که توسط نویسنده های بعدی استفاده شد. هر دولورنز (1890،1898) و دبای (1909)کار کلبش را مرجع قرار دادند.
مسئله موج کشسان بسیار پیچیده تر از هر دو مسئله موج الکترومغناطیسی یا صوتی است. حل اخیر می توان از تجزیه تحلیل کلبش با قرار دادن سرعت انتشار امواج طولی به سمت بی نهایت به دست آورد برای کسب اطلاعات بیشتر می‌توان به کتاب پراکندگی نور کرکر[9] (1969) مراجعه نمود[1].
نه مای و نه دبای هیچ کدام جز اولین کسانی نبودند که یک جواب برای مسئله کره به دست آورده بودند. تعیین اینکه دقیقاً چه کسی در این امر اولین بوده کار ساده ای نیست. هر چند لورنز یک مدعی قوی برای این افتخار است.
حل کره روکش شده توسط کرکر و ادن[10] (1951) برای اولین بار انجام شد؛ که می توان آن را به کره چندلایه تعمیم داد [2].
در سال 1975 ، ایساكی و همكاران[11] برای نخستین بار مفهوم سیمهای كوانتومی و نقاط كوانتومی را ارائه دادند[4] . در سال 1982، دو دانشمند روسی به نـامهای اکیموف[12] و اوموشچنکو[13] مشاهده اولین محدودیت کوانتومی [14]را گزارش کردند [5]. پیشرفت منظم نقاط کوانتومی در علم و فن آوری پس از سال 1984 به دست آمد، زمانی که لوئیس بروس[15] رابطه بین اندازه و گاف انرژی نانو ذرات نیمه هادی به دست آورد [6,7]. با این حال برای ساخت موفقیت آمیز نقاط کوانتومی کلوئیدی Cdx(x=S,Se,Te) توسط ماری[16] و همکاران با اندازه قابل تنظیم زمانی نزدیک به یک دهه به طول انجامید [8].
با گسترش روز افزون علم نانو دریچه های جدیدی در دنیای علم گشوده شده است به گونه ای که توسعه این علم در دهه‌های اخیر امکان ساخت طیف جدیدی از ادوات را فراهم آورده است[9] . علم نانو با ورود به دنیای اپتیک امکان ساخت ادوات نوری متنوعی را فراهم آورده است. ساختارهای نانویی بازتابنده و جذب کننده نور با بازدهی بالا برای محدوده‌ی وسیعی از وسایل اپتو الکترونیک[17] و سیستم های کاربردی به کار می رود. از سلول‌های خورشیدی[18] و آشکارسازهای[19] ساده گرفته تا بازتابنده های پیشرفته نور مبنی بر کاربرد هایش؛ شامل آن‌هایی که برپایه‌ی جذب چند فوتونی نور[20] اند. از این دید گاه می‌توان به جذب دو فوتونی فلورسانس القایی[21] به عنوان یک پدیده اپتیک غیر خطی قدرتمند اشاره کرد ؛ که برای کابردهای تصویربرداری زیستی به خصوص برای تصویربرداری از بافت های عمیق [10] و برای فوتو دینامیک درمانی[22] [11] به کار میرود. در فوتو دینامیک درمانی فوتونی که توسط دو فوتون کم انرژی‌تر تولید شده برای تولید گونه های اکسیژن واکنش دار[23] یاخته سمی در بافت سرطانی استفاده می شود. در مورد اخیر، متمرکز کردن اشعه نزدیک مادون قرمز[24] در بافت سرطانی -که به نزدیک مادون قرمز نسبتاً شفاف است – می‌تواند در نفوذ بافت عمیق و به تبع آن تخریب انتخابی سلول های بدخیم از طریق جذب دو فوتونی فلورسانس القایی مؤثر-تولید ROS واداشته شده را نتیجه دهد[11]. با توجه به نانو ساختارها برای تصویر برداری زیستی بر مبنای TPAF یک نیاز بلند مدت به فلوئورفورهای[25] TPAF غیرسمی در بالاترین درخشندگی قابل حصول وجود دارد. به دلیل مزایای متعدد نقاط کوانتومی بر دیگر فلوئورفورها ،از جمله: الف)طیف جذبی پهن و خصوصیات اختیاری نشر قابل تنظیم؛ ب)بازده کوانتومی بالا؛ ج)پایداری فوتوشیمیایی نسبتاً بالا و د)سطح مقطع جذب دو فوتونی نسبتاً بزرگ، نقطه های کوانتومی[26] نیمه رسانا توجه زیادی را به عنوان نانو ذره TPAF به خود جلب کرده است [12]. نقاط کوانتومی نیمه‌هادی با تحریک الکتریکی توسط گستره‌ی وسیعی از طول موج‌ها در فرکانس‌های کاملاً مشخصی به فلورسانس می‌پردازند، به این شکل که فرکانسی از نور را جذب کرده و در فرکانسی مشخص- که تابع اندازه آنهاست- به نشر نور می‌پردازند. نقطه های کوانتومی عمدتاً در کاربرد های اپتوالکترونیک مانند لیزر های نیمه هادی، آشکار سازهای نوری یا حافظه های نوری استفاده می‌شوند.
فصل دوم را با نقطه های کوانتومی شروع می‌کنیم. ابتدا نگاهی تاریخی به نقاط کوانتومی داریم وسپس از دید فیزیکی به آن می‌پردازیم. نقطه های کوانتومی نانو بلورهای نیمه رسانای با ابعاد بین 2 تا 10 نانومتر هستند که قطر فیزیکی آنها از شعاع اکسیتون بوهر[27] کوچکتر است. بنابراین شعاع اکسیتون و اثر تحدید کوانتومی[28] و بررسی تغییر اندازه‌ی نقطه کوانتومی با تغییر در خواص اپتیکی را بیان می‌کنیم.
در این مسیر برای به کار بردن تابع دی الکتریک فلز نجیب، از مدل درود[29] بهره می‌گیریم. ثابت‌های اپتیکی فلزات نجیب از زمان درود اندازه گیری شدهاند. برای مقایسه با تئوری، تلاش مداومی برای افزایش دقت آزمایشگاهی صورت میگرفت. از نتایج اولیه دیده شد که تئوری الکترون آزاد درود در ناحیه مرئی و فرابنفش ناموفق بود. بعد از تئوری کوانتوم، تشخیص داده شده بود که جذب در ناحیه مرئی و فرابنفش، به علت گذار از نوار پر d به نوار رسانشsp بوده است. ذکر این نکته ضروری است که در این رساله تأثیر گذار درون نواری در ثابت دی الکتریک فلزات در نظر گرفته نشده است. زیرا این اثر در محدوده طول موج فرابنفش و مرئی اتفاق می‌افتد و محدوده طول موجی که اینجا بررسی می شود 800 تا 950 نانومتر است[13].
چون ضخامت فلز از مرز چند نانومتر تجاوز نمی‌کند اصلاح مدل درود به علت کاهش پویش آزاد میانگین الکترون ها[30] را نیز بررسی می‌نماییم . هنگامی که مقیاس طول فلز قابل مقایسه یا کمتر از پویش آزاد میانگین الکترون ها باشد، در نتیجه حرکت الکترون های آزاد توسط مرزهای فیزیکی ساختار فلزی محدود می شود. و مسیر میانگین متوسط الکترون های آزاد کاهش مییابد. بنابر این مدل درود برای فلزات خیلی نازک باید اصلاح شود. در فصل دوم این اصلاح در مدل درود انجام می‌دهیم. با استفاده از نرم افزار متلب[31] قسمت موهومی و حقیقی تابع دی الکتریک را برای مس، طلا و نقره رسم می‌نماییم.
در فصل سوم از معادلات ماکسول[32] شروع کرده و بسط یک موج تخت را بر حسب هماهنگ‌های کروی برداری می‌نویسیم. سپس تعامد هماهنگ‌های کروی را اثبات می‌کنیم و ضرایب بسط موج تخت تابشی را به‌دست می‌آوریم. با توجه به رابطه میدان مغناطیسی و الکتریکی و با توجه به خواص هماهنگ های کروی برداری و بسط میدان الکتریکی و مغناطیسی بر حسب این هماهنگها و شرایط مرزی؛ ما به یک دستگاه معادلاتی دوازده معادله و دوازده مجهول میرسیم با استفاده از نرم افزار متمتیکا[33] به صورت تحلیلی این دستگاه معادلاتی را حل نموده و حال که ضرایب بسط به دست آمدند ما میدان الکترومغناطیسی را در هر موقعیتی داریم و می‌توانیم میدان الکتریکی در هر موقعیتی را نسبت به میدان تابشی اولیه به‌دست آوریم. هر چه افزایش میدان الکتریکی بیشتر باشد اثر فوتودینامیک درمانی و تصویربرداری از بافتهای سرطانی بهتر انجام میگیرد.
در فصل چهارم نمودار افزایش میدان الکتریکی را به عنوان تابعی از پارامترهای مختلف از قبیل ضخامت لایه دی الکتریک،طول موج،شعاع نقطه کوانتومی،گذردهی نسبی دی الکتریک رسم می نمائیم.
در نهایت نتیجه گیری و پیشنهادهایی برای ادامه کار را در فصل پنجم ارائه می‌دهیم
تعداد صفحه : 104
قیمت : 14700تومان
دانشگاه آزاد اسلامی
واحد علوم داروئی
دانشکده فن‌آوری‌های نوین،گروه شیمی
پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.SC)
گرایش: کاربردی
عنوان:
سنتز نانوذرات مغناطیسی آهن پوشیده شده با هیدروکسی آپاتیت و بررسی عملکرد آنها برای جذب كبالت (II) و روی II)) از محلولهای آبی و اندازهگیری با اسپکترومتری جذب اتمی شعله
استاد راهنما:
سرکار خانم دکترانسیه قاسمی
سال تحصیلی92-1391
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(پایان نامه مقطع ارشد)
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
خلاصه فارسی…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1
مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 2
فصل اول: کلیات
1-1- ضرورت انجام تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………. 5
1-2- بیان مسئله……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 5
1-3- اهداف پژوهش…………………………………………………………………………………………………………………………………. 8
1-4- فناوری نانو………………………………………………………………………………………………………………………………………. 8
1-4-1- نانو ذرات……………………………………………………………………………………………………………………………………. 9
1-4-2- نانوذرات مغناطیسی………………………………………………………………………………………………………………… 11
1-4-2-1- طبقه بندی مواد از لحاظ مغناطیسی……………………………………………………………………………….. 12
1-4-2-1-1- مواد فرو مغناطیس………………………………………………………………………………………………………… 12
1-4-2-1-2- مواد فری مغناطیس………………………………………………………………………………………………………. 15
1-4-2-2- نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن………………………………………………………………………………………. 15
1-4-2-2-1- مگنتیت………………………………………………………………………………………………………………………….. 15
1-4-2-2-2- مگهمایت………………………………………………………………………………………………………………………… 16
1-5- روشهای تهیه ی مگنتیت…………………………………………………………………………………………………………….. 17
1-5-1- تهیه ی مگنتیت در محیط های همگن مایع……………………………………………………………………….. 18
1-5-1-1- تهیه ی مگنتیت در روش همرسوبی محلول نمک آهن (III) و آهن (II)…………………… 18
1-5-2- تهیه مگنتیت به روش بیوسنتز……………………………………………………………………………………………… 22
1-6- کاربرد های اکسید های مغناطیسی آهن…………………………………………………………………………………… 23
1-7- اصلاح سطح نانو ذرات مغناطیسی ……………………………………………………………………………………………. 25
1-8- آپاتیت……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 26
1-9- هیدروکسی آپاتیت……………………………………………………………………………………………………………………….. 27
1-10- تاریخچه ی شناسایی هیدروکسی آپاتیت……………………………………………………………………………….. 28
1-11- خواص هیدروکسی آپاتیت……………………………………………………………………………………………………….. 28
1-11-1- بلورینگی………………………………………………………………………………………………………………………………… 28
1-11-2- خواص زیست سازگاری……………………………………………………………………………………………………….. 29
1-11-3- رفتار حرارتی…………………………………………………………………………………………………………………………. 29
1-11-4- خواص مکانیکی……………………………………………………………………………………………………………………. 30
1-11-5- چگالی……………………………………………………………………………………………………………………………………. 31
1-11-6- حلالیت در آب……………………………………………………………………………………………………………………… 31
1-12- روش های سنتز هیدروکسی آپاتیت……………………………………………………………………………………….. 33
1-13- تاریخچه ای از کاربرد های هیدروکسی آپاتیت………………………………………………………………………. 35
1-14-کاربرد های هیدروکسی آپاتیت…………………………………………………………………………………………………. 35
فصل دوم : مروری برمتون گذشته
2-1- فلزات سنگین و اثرات آن ها………………………………………………………………………………………………………. 40
2-1-1-کبالت…………………………………………………………………………………………………………………………………………. 40
2-1-1-1-اثرات کبالت بر روی سلامتی انسان…………………………………………………………………………………… 41
2-1-1-2-تاثیرات زیست محیطی کبالت……………………………………………………………………………………………. 43
2-1-2- روی…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 45
2-1-2-1- اثرات روی بر روی سلامتی انسان…………………………………………………………………………………….. 46
2-1-2-2- اثرات روی بر روی محیط زیست………………………………………………………………………………………. 47
2-2- ضرورت جداسازی فلزات سنگین از آب…………………………………………………………………………………….. 49
2-3- کاربرد های فناوری نانو در عرصه صنعت آب…………………………………………………………………………….. 49
2-4- روش های جداسازی فلزات سنگین…………………………………………………………………………………………… 52
2-4-1- رسوب دهی شیمیایی…………………………………………………………………………………………………………….. 52
2-4-2- انعقاد و ته نشینی……………………………………………………………………………………………………………………. 54
2-4-3- انعقاد الکترودی………………………………………………………………………………………………………………………… 56
2-4-4- روش تبادل یون………………………………………………………………………………………………………………………. 58
2-4-5- کاتالیزورهای نانوئی………………………………………………………………………………………………………………….. 62
یک مطلب دیگر :
2-4-6- جذب بیولوژیکی………………………………………………………………………………………………………………………. 63
2-4-7- روش های غشایی……………………………………………………………………………………………………………………. 66
2-4-7-1- الکترودیالیز………………………………………………………………………………………………………………………….. 67
2-4-7-2- اسمز معکوس……………………………………………………………………………………………………………………… 69
2-4-7-3- نانو فیلتراسیون…………………………………………………………………………………………………………………… 70
2-4-7-4- اولترافیلتراسیون توسط پلیمر های دندریمر افزایشی……………………………………………………… 72
2-4-8- شناور سازی……………………………………………………………………………………………………………………………… 74
2-4-9- جذب سطحی………………………………………………………………………………………………………………………….. 77
2-4-9-1- جذب توسط کربن فعال…………………………………………………………………………………………………….. 80
2-4-10- جداسازی مغناطیسی…………………………………………………………………………………………………………… 81
2-4-11- ترکیب جداسازی مغناطیسی با فرایند جذب سطحی با جاذب γ-Fe2O3@HAP……….. 85
2-5- مروری بر مطالعات گذشته…………………………………………………………………………………………………………… 89
2-5-1- مطالعات انجام شده برای حذف فلزات سنگین با نانو ذرات مغناطیسی…………………………….. 89
2-5-2- مطالعات انجام شده برای حذف فلزات سنگین با هیدروکسی آپاتیت……………………………….. 92
2-5-3- مطالعات انجام شده برای حذف فلزات سنگین با γ-Fe2O3@HAP ……………………………….. 95
فصل سوم : مواد و روش ها
3-1- مواد………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 98
3-2- تجهیزات دستگاهی………………………………………………………………………………………………………………………. 99
3-3- روش کار……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 99
3-3-1- سنتز جاذب……………………………………………………………………………………………………………………………… 99
3-3-2- تعیین ساختار نانو ذرات γ-Fe2O3@HAP سنتز شده……………………………………………………… 101
3-3-3- تهیه ی محلول های نیترات روی و نیترات کبالت…………………………………………………………….. 102
3-3-4- بهینه سازی و بررسی عوامل موثر بر جذب Zn2+ و Co2+ ………………………………………………. 102
3-3-5- بررسی میزان جذب کبالت (II) و روی (II) از محلول های آبی در شرایط بهینه…………. 104
3-3-6- آزمایش واجذبی……………………………………………………………………………………………………………………. 105
3-3-7- بررسی میزان جذب Zn2+ و Co2+ موجود در پساب با جاذب γ-Fe2O3@HAP ………….. 106
3-3-8- بررسی تخریب یا عدم تخریب نانو ذرات γ-Fe2O3@HAP پس از فرایند جذب…………… 106
فصل چهارم : نتایج
4-1- بررسی ساختار جاذب نانو ذرات γ-Fe2O3@HAP ………………………………………………………………. 108
4-1-1- SEM و TEM مربوط به γ-Fe2O3@HAP قبل از فرایند جذب…………………………………… 108
4-1-2- طیف FTIR مربوط به γ-Fe2O3@HAP قبل از فرایند جذب………………………………………. 109
4-1-3- طیف XRD مربوط به γ-Fe2O3@HAP قبل از فرایند جذب………………………………………… 110
4-2- نتایج تست انجام شده………………………………………………………………………………………………………………. 110
4-3- رسم منحنی استاندارد………………………………………………………………………………………………………………. 111
4-4- بهینه سازی فاکتور های موثر بر جذب توسط طراحی باکسن- بهکن…………………………………. 112
4-5- بررسی درصد جذب و واجذبی Zn2+ و Co2+ در محلول ها…………………………………………………… 122
4-6- بررسی درصد جذب Zn2+ و Co2+ موجود در پساب…………………………………………………………….. 124
4-7- بررسی تخریب یا عدم تخریب جاذب نانو ذرات γ-Fe2O3@HAP پس از واجذبی……………… 124
4-7-1- طیف FTIR نانو جاذب γ-Fe2O3@HAP مربوط به فرایند واجذب………………………………… 125
4-7-2- طیف XRD نانو جاذب γ-Fe2O3@HAP مربوط به فرایند واجذب………………………………… 126
فصل پنجم: بحث و پیشنهادات
5-1- نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………………….. 128
5-2- پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………………….. 129
منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 131
خلاصه ی انگلیسی……………………………………………………………………………………………………………………………. 162
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 1-1- خواص فیزیکی Fe3O4 و γ-Fe2O3………………………………………………………………………………….. 17
جدول 1-2- خواص فیزیکی هیدروکسی آپاتیت………………………………………………………………………………… 32
جدول 1-3- مقایسه ی روش های مختلف سنتز پودر هیدروکسی آپاتیت………………………………………. 34
جدول 2-1- خواص عمومی و اتمی کبالت…………………………………………………………………………………………. 44
جدول 2-2- خواص فیزیکی کبالت………………………………………………………………………………………………………. 44
جدول 2-3- خواص عمومی و اتمی روی…………………………………………………………………………………………….. 48
جدول 2-4- خواص فیزیکی روی…………………………………………………………………………………………………………. 48
جدول 2-5- شرایط رسوب دهی فلزات سنگین در عملیات رسوب دهی شیمیایی……………………….. 53
جدول 3-1- آزمایشهای طراحی شده جهت بهینه سازی فاکتورها با نرم افزار باکس- بهکن …….. 104
جدول 4-1- میزان و درصد جذب Co2+ موجود در محلول ppm 100 Co(NO3)2. 6 H2O …. 110
جدول4-2- میزان و درصد جذب Zn2+ موجود در محلول ppm 100 Zn(NO3)2. 6 H2O ….. 111
جدول4-3- نتایج جذب آزمایشهای طراحی باکس- بهکن برای 3 فاکتور انتخابی …………………….. 113
جدول 4-4- مقادیر بهینه pH،γ-Fe2O3@HAP و زمان برای Zn2+و Co2+………………………………. 121
جدول 4-5- مقادیر جذب یون های Zn2+و Co2+بعد از اعمال شرایط بهینه………………………………… 122
جدول 4-6- ترکیبات مورد استفاده و میزان و درصد جذب Zn2+ و Co2+ در فرایند واجذبی…… 123
جدول 4-7- میزان جذب Zn2+ و Co2+ موجود در پساب قبل و بعد از انجام فرایند جذب…………. 124
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 1-1- نمونه ای از حلقه پسماند در مواد فرومغناطیس……………………………………………………………… 14
شکل 1-2- نمونه ای از حلقه پسماند در مواد فرومغناطیس……………………………………………………………… 14
شکل 1-3- تاثیر بلوکهای میدانی در ایجاد پسماند مغناطیسی………………………………………………………….. 14
شکل 1-4- ساختار کریستالی مگنتیت………………………………………………………………………………………………… 16
شکل 1-5- ساختار کریستالی مگهمیت……………………………………………………………………………………………….. 17
شکل 1-6- مراحل سنتز Fe3O4 درون میکروارگانیسم…………………………………………………………………….. 22
شکل 1-7- ساختار کریستالی هیدروکسی آپاتیت………………………………………………………………………………. 29
