Title: | PRIPRAVA IN KARAKTERIZACIJA SiO2 AEROGELOV MODIFICIRANIH Z ORGANSKIMI FUNKCIONALNIMI SKUPINAMI TER NJIHOVA UPORABA V ADSORPCIJSKIH PROCESIH |
---|
Authors: | ID Štandeker, Suzana (Author) ID Novak, Zoran (Mentor) More about this mentor...  ID Knez, Željko (Comentor) |
Files: | DR_Standeker_Suzana_2010.pdf (5,33 MB) MD5: DD5ECC61499CAC97C4C60E69B4AFC828 PID: 20.500.12556/dkum/275ee0d1-3e77-4252-b387-39a5b5cec104
|
---|
Language: | Slovenian |
---|
Work type: | Dissertation |
---|
Organization: | FKKT - Faculty of Chemistry and Chemical Engineering
|
---|
Abstract: | Z inkorporacijo metiltrimetoksisilana (MTMS) in trimetiletoksisilana (TMES) v standardno sol-gel sintezo smo pripravili monolitne aerogele SiO2 z različno stopnjo hidrofobnosti. Odlične lastnosti aerogelov, dobljene s sol-gel sintezo, smo ohranili s sušenjem s superkritičnim CO2. Stopnjo hidrofobnosti aerogelov smo določili s pomočjo merjenja kontaktnega kota (ï±) med kapljico vode in površino aerogela. Karakterizacijo aerogelov smo izvedli tudi z infrardečo spektroskopijo s Fourier-evo transformacijo (FTIR), diferencialno dinamično kalorimetrijo (DSC) in termogravimetrično analizo (TGA), sorpcijo N2 ter vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM). Tako smo opazovali vpliv modifikacije na lastnosti SiO2 aerogelov. Te modificirane aerogele je možno nadalje uporabiti v adsorpcijskih procesih in so dobra alternativa konvencionalnim adsorbentom, kot sta aktivno oglje (AC) in silika gel (SG). Super hidrofobna aerogela smo nadalje uporabili za odstranjevanje različnih toksičnih organskih spojin (toluen, benzen, klorobenzen, etilbenzen, ksilen, kloroform, 1,2-dikloroetan in trikloroetilen) iz vode. Adsorpcijske izoterme smo določili s pomočjo konvencionalne šaržne ekvilibracijske metode. Na podlagi rezultatov meritev adsorpcijske kapacitete lahko trdimo, da so takšni modificirani hidrofobni SiO2 aerogeli odlični adsorbenti in v primerjavi z granuliranim aktivnim ogljem (GAC) izkazujejo kapacitete, ki so 15 do 400-krat večje v primeru vseh testiranih organskih topil. Adsorpcijske lastnosti aerogelov so stabilne tudi po dvajsetih ciklih adsorpcije/desorpcije. Nadalje smo uporabili SiO2 aerogele različne stopnje hidrofobnosti za odstranjevanje in povrnitev hlapov organskih topil (benzen, toluen, etilbenzen in ksilen) iz zraka. Adsorpcijsko kapaciteto različnih aerogelov smo določili z uporabo mini-kolone. Kontinuirane meritve adsorpcije nam kažejo, da so SiO2 aerogeli odlični adsorbenti hlapov BTEX (benzen, toluen, etilbenzen in ksilen) iz zraka. V primerjavi z najbolj uporabljanimi adsorbenti, kot sta AC in SG, aerogeli izkazujejo kapacitete, ki zelo presegajo kapacitete obeh konvencionalnih adsorbentov. Z večanjem stopnje hidrofobnosti aerogeli postanejo manj učinkoviti, vendar je njihova prednost ta, da ne vežejo zračne vlage iz zraka.
Izvedli smo tudi modifikacijo površine SiO2 aerogelov z amino (-NH2) ali merkapto (-SH) funkcionalnimi skupinami. V običajni sol-gel sintezi smo uporabili različne ko-prekurzorje, ki v svoji strukturi vsebujejo želeno funkcionalno skupino. Alkogele smo posušili z ekstrakcijo topila s superkritičnim (SC) CO2. Modificirane aerogele smo analizirali z uporabo FTIR-a, DSC/TGA-ja, sorpcijo N2 ter SEM-a ter tako preverili učinkovitost modifikacije ter vpliv le-te na lastnosti aerogelov. Za merkapto modificirane aerogele smo ugotovili, da so dobri adsorbenti Cu(II) in Hg(II) ionov iz vode. Sposobnost odstranjevanja Cu(II) in Hg(II) ionov iz vode teh aerogelov smo določili s šaržnimi adsorpcijskimi testi pri ravnotežnih pogojih. Aerogelni adsorbent z merkapto funkcionalnimi skupinami izkazuje velik adsorpcijski potencial za ione obeh težkih kovin in 99% učinkovitost adsorpcije je bila dosežena v pH območju med 4 in 6. Ravnotežne eksperimentalne podatke smo korelirali s Freundlich-ovim in Langmuir-jevim modelom adsorpcijskih izoterm ter jih primerjali z drugimi adsorbenti, ki se uporabljajo v te namene; ugotovili smo, da so naši adsorbenti zelo učinkoviti. |
---|
Keywords: | sol-gel sinteza, aerogeli, sušenje s SC CO2, hidrofobnost, organska modifikacija, adsorpcija, VOCs (volatile organic compounds), BTEX, Cu(II) ioni, Hg(II) ioni |
---|
Place of publishing: | Maribor |
---|
Publisher: | [S. Štandeker] |
---|
Year of publishing: | 2010 |
---|
PID: | 20.500.12556/DKUM-16671  |
---|
UDC: | 544.744.2(043.3) |
---|
COBISS.SI-ID: | 253268992  |
---|
NUK URN: | URN:SI:UM:DK:6483PDUR |
---|
Publication date in DKUM: | 08.11.2010 |
---|
Views: | 4386 |
---|
Downloads: | 395 |
---|
Metadata: |  |
---|
Categories: | KTFMB - FKKT
|
---|
:
|
ŠTANDEKER, Suzana, 2010, PRIPRAVA IN KARAKTERIZACIJA SiO2 AEROGELOV MODIFICIRANIH Z ORGANSKIMI FUNKCIONALNIMI SKUPINAMI TER NJIHOVA UPORABA V ADSORPCIJSKIH PROCESIH [online]. Doctoral dissertation. Maribor : S. Štandeker. [Accessed 21 March 2025]. Retrieved from: https://dk.um.si/IzpisGradiva.php?lang=eng&id=16671
Copy citation |
---|
| | | Average score: | (0 votes) |
---|
Your score: | Voting is allowed only for logged in users. |
---|
Share: |  |
---|
Hover the mouse pointer over a document title to show the abstract or click
on the title to get all document metadata. |