Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: Nanomateriali in med njimi nanodelci, so med najbolj obetajočimi adsorpcijskimi materiali za čiščenje oljnih razlitij, saj imajo visoko specifično površino in jih lahko obdamo z molekulami, ki kažejo visoko afiniteto do adsorpcije olj. Kadar pa ti nanodelci izkazujejo še ustrezne magnetne lastnosti, jih lahko ob prisotnosti zunanjega magnetnega polja enostavno in hitro ločimo iz raztopine, kar je dodatna prednost teh materialov. Z metodo soobarjanja smo sintetizirali magnetne nanodelce kobalt ferita (CoFe2O4), jih elektrostatsko stabilizirali in funkcionalizirali z različnimi silani (difenildimetoksisilan (DPDMS), trimetoksi(3,3,3-trifluoropropil)silan (F-TriMOS), 1H,1H,2H,2H-perfluorodeciltrietoksisilan (FDTES), propiltrimetoksisilan (P-TriMOS), metiltrimetoksisilan (M3MS), etiltrimetoksisilan (ETMS), etiltrietoksisilan (ETES), dimetildiklorosilan (DMDCLS), metiltriklorosilan (MTCLS), trimetoksi(1H,1H,2H,2H-nonafluoroheksil)silan (NFHTMS)) v različnih množinskih razmerjih (P=[TEOS]/[silan]=2, 1, 0,5 in 0,25). Pripravljene nanomateriale smo okarakterizirali z metodami rentgenske praškovne difrakcije (XRD), presevne elektronske mikroskopije (TEM), infrardeče spektroskopije s Fourierjevo transformacijo (FT-IR), prav tako smo določali specifično površino nanodelcev z metodo BET, specifično magnetizacijo (VSM), stični kot z vodo in kapaciteto adsorpcije olja na nanodelce. Z rentgensko praškovno difrakcijo smo dokazali spinelno kristalno strukturo nanodelcev CoFe2O4, katerih velikost smo določili na tri načine, in sicer s presevnim elektronskim mikroskopom (TEM) (11,5 ± 1,9 nm), z metodo BET (14 nm), in iz XRD difraktograma (11,4 nm). Rezultati meritev FT-IR nakazujejo, da smo vse vzorce uspešno funkcionalizirali z izbranimi silani, saj se na IR spektrih pojavljajo značilni absorpcijski vrhovi za karakteristične vezi, ki nastanejo pri funkcionalizaciji CoFe2O4 nanodelcev z izbranimi silani. Specifična magnetizacija nasičenja (Ms) vzorca CoFe2O4 pa je bila 52,0 emu/g. Z meritvami VSM smo ugotovili, da pri večini vzorcev specifična magnetizacija upade zaradi nemagnetne prevleke okoli magnetnega jedra nanodelca. Pripravljeni materiali so kljub temu dobro magnetno odzivni in primerni za magnetno ločevanje, kar smo potrdili tudi pri poskusih določevanja kapacitete adsorpcije olja na pripravljene nanodelce. Pri meritvah specifične površine vzorcev se je izkazalo, da ima večina vzorcev pri večji množini dodanega silana manjšo specifično površino, pri adsorpciji olj pa so se bolje izkazali vzorci z večjo specifično površino. Površine funkcionaliziranih nanodelcev kažejo večjo stopnjo hidrofobnosti kot nefunkcionalizirani nanodelci. Kapaciteta adsorpcije olja je znašala največ 3,5 g motornega olja/ g nanodelcev, in sicer pri vzorcu P-TriMOS@SiO2@CoFe2O4 pri množinskem razmerju P= 1. Tudi ostali vzorci, z izjemo vzorcev z močno fluorirano silikatno prevleko (NFHTMS@SiO2@CoFe2O4 in FDTES@SiO2@CoFe2O4), so izkazovali relativno dobro adsorpcijo olja (med 2,6 in 3,5 g olja/g nanodelcev). Na dveh vzorcih, ki sta se izkazala kot najboljša (P-TriMOS@SiO2@CoFe2O4 pri P=1 in M3MS@SiO2@CoFe2O4 pri P=1), smo preizkusili možnost regeneracije in ponovne uporabe ter ugotovili, da je regeneracija precej uspešna, saj kapaciteta adsorpcije po ponovni uporabi bistveno ne upade (<3%) in da z magnetnim ločevanjem dokaj uspešno ločimo nanodelce iz onesnažene vode (~90%). Sklepamo torej, da sta testirana vzorca nanodelcev primerna za ponovno uporabo. Večina pripravljenih adsorpcijskih materialov torej izkazuje dober potencial za uporabo pri čiščenju realnih oljnih razlitij.
Ključne besede: nanomateriali, magnetni nanodelci, odstranjevanje olj, hidrofobnost, adsorpcija, oljna razlitja, kobalt ferit
Objavljeno v DKUM: 28.06.2016; Ogledov: 2507; Prenosov: 208
Celotno besedilo (11,06 MB)