1-8-روشهای 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

صفحه. عنوان

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

صفحه. عنوان

-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– دستگاهها……………………………………………………………………………………………………………………………………………..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 استفاده از جاذب(زئین اصلاح شده با سولفوریک اسید)……………………..………….45

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

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

صفحه. عنوان

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

 

یک مطلب دیگر :

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

صفحه. عنوان

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

صفحه. عنوان

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

فهرست اشکال

صفحه. عنوان

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 استفاده 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

صفحه. عنوان

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 می­شود. 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 شده­اند. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار جذب  در pH ، ۶-٥/٤ و در مدت ٣٠ دقیقه اتفاق می­افتد. توانایی حذف جاذب برای حذف فلوئورید با استفاده از ایزوترم لانگمویر و فرندلیچ مورد بررسی قرار گرفته و مقدار حذف به ازای واحد وزن (١گرم) برابر ٢/١ میلی­گرم بدست آمد. تاثیر آنیونهای دیگر نیز بر حذف فلوئورید در این تحقیق بررسی شده است.

در بخشی دیگر از  این تحقیق از نانو ذرات زئین برای تهیه الکترودهای خمیر کربن یون گزین فلوئورید استفاده شده است. تاثیر یونهای دیگر بر عملکرد این الکترود بررسی شده است و ضریب انتخابگری این الکترود نیز تعیین شده است. نتایج نشان میدهد که الکترود پیشنهادی در گستره خطی2×10^-5-2×10^-2 مولار در دمای˚C 25 رفتار  نرنستی دارد،  بعلاوه عملکرد این الکترود در یک گستره قابل قبول pH  ما بین 8-4 رضایت بخش می­باشد.  تهیه آسان، انتخابگری خوب، پاسخ سریع و طول عمر بالا از ویژگیهای بی نظیر  این الکترود پیشنهادی می­باشد.