فهرست مطالب

علوم و تکنولوژی پلیمر - سال سی و چهارم شماره 3 (پیاپی 173، امرداد و شهریور 1400)

دو ماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر
سال سی و چهارم شماره 3 (پیاپی 173، امرداد و شهریور 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/06/31
  • تعداد عناوین: 6
|
  • آلاله دباغی، هاجر جمشیدی، محمدجلال ظهوریان مهر*، کوروش کبیری، علی رمضانی صفحات 207-231

    در سال های اخیر، هیدروژل ها به دلیل داشتن خواص منحصر به فرد، به عنوان یکی از امیدبخش ترین مواد درنظر گرفته شده اند. هیدروژل ها ساختارهای پلیمری آب دوست شبکه ای شده هستند که قابلیت جذب و نگه داری آب یا سیال های زیستی را دارند. بنابراین، شبکه های هیدروژلی به طور گسترده در محیط های آبی بدون حل شدن، متورم می شوند. هیدروژل ها در چند دهه گذشته در صنایع مختلف نظیر غذایی، بسته بندی، داروسازی و سامانه های دارورسانی، کشاورزی، کاربردهای زیست پزشکی و زیست مهندسی، ساخت دستگاه های فنی و الکترونیکی و نیز به عنوان جاذب برای حذف آلاینده ها در کاربردهای زیست محیطی به کار گرفته شده اند. هیدروژل های ابرجاذب  نوعی از هیدروژل ها هستند که به دلیل ماهیت آب دوست زنجیرهای پلیمری، قابلیت جذب و نگه داری مقدار زیادی آب یا محلول های آبی را تا صدها برابر وزن خود دارند. در سال های اخیر،  هیدروژل های ابرجاذب جدید برای کاربردهای مختلف توسعه یافته اند. تقاضای زیاد برای این مواد به ویژه در مصارف بهداشت فردی، رشد روزافزون تولید آن ها را موجب شده است (اکنون بیش از بر سه میلیون تن در سال). از آنجا که اجزای اصلی سازنده ابرجاذب های تجاری و پرکاربرد در صنعت، بر پایه مواد اولیه حاصل از منابع فسیلی (نفت، گاز و زغال سنگ) است، بنابراین کاربرد گسترده ابرجاذب ها و افزایش تولید آن ها از یک سو با سهیم شدن در آلودگی آب، خاک و هوا موجب بروز نگرانی های زیست محیطی شده و از سوی دیگر، با تهدید نوسان های قیمت جهانی و تخریب پذیری منابع فسیلی مواجه شده است. از این رو، جایگزینی برخی از اجزای ابرجاذب ها با مواد اولیه پایه طبیعی، زیست پایه یا تجدیدپذیر (مانند لاکتیک اسید، سوکسینیک اسید و ایتاکونیک اسید) و تولید ابرجاذب های با ساختارهای هیبریدی مورد توجه قرار گرفته است. هدف این مقاله مرور ابرجاذب های هیبریدی بر پایه برخی ترکیبات زیست پایه است که در سه بخش ساختاری شبکه پلیمری شامل شبکه ای کننده، اصلاح کننده سطح و مونومر به کار گرفته می شوند.

    کلیدواژگان: هیدروژل ابرجاذب، زیست پایه، شبکه ای شدن، اصلاح سطح، تورم
  • ابراهیم احمدی*، سید رضا رضوی، محمدرضا معرفت صفحات 233-247

    فرضیه: تخلخل کاتالیزگرهای کروم بر پایه سیلیکا از موضوع های مهمی است که در صنایع پتروشیمی به دلیل فعالیت زیاد کاتالیزگری مورد توجه پژوهشگران دانشگاه و صنایع قرار گرفته است. یکی از مهم ترین عواملی که موجب تقویت ساختار هیدروژل می شود، عملیات پیرسازی بوده که در این مطالعه بررسی شده است. با انجام فرایند پیرش روی هیدروژل سیلیکایی اولیه اندازه ذرات اولیه بزرگ تر شده و مساحت سطح نیز کاهش می یابد. در ادامه، با انجام فرایند خشک کردن، به دلیل نیروی مویینگی حجم حفره ها نیز کاهش می یابد. با تغییر حلال از آب به الکل ها و اتیل استات، حجم حفره نگه دارنده سیلیکایی نیز افزایش پیدا می کند. دلیل این موضوع کاهش کشش سطحی میان دیواره سیلیکا و آب موجود در حفره هاست.روش ها: در این پژوهش، ساخت نگه دارنده سیلیکایی با روش سل-ژل و عوامل موثر بر آن بررسی شد. همچنین، در مرحله خشک کردن به روش تقطیر هم جوش از پنج حلال آب، 1-پروپانول، 2-پروپانول، 1-بوتانول و اتیل استات استفاده شد. برای شناسایی نگه دارنده های سیلیکایی آزمون های FTIR، وSEM و BET به کارگرفته شدند.یافته ها: اثر حلال های آلی بر حجم حفره ها بررسی شد، به طوری که تمام هیدروژل ها در شرایط یکسان سنتز شدند و در مرحله خشک کردن به روش تقطیر هم جوش از حلال های مختلف استفاده شد. استفاده از حلال های آلی متفاوت، تغییرات محسوسی را روی مساحت سطح ویژه نگه دارنده سیلیکایی نشان نداد، اما موجب تغییرات محسوسی در حجم حفره نگه دارنده سیلیکایی شد. یافته ها نشان داد، شکل شناسی نگه دارنده سیلیکایی در اثر تعویض حلال با استفاده از حلال های آلی بهبود یافت و بهترین شکل شناسی و ساختار بدون ترک با حلال اتیل استات گزارش شد. بیشترین فعالیت کاتالیزگری (80kgPE/gCr.h) در پلیمرشدن دوغابی با نگه دارنده سیلیکایی خشک شده با حلال اتیل استات به دست آمد.

    کلیدواژگان: پلیمرشدن اتیلن، تعویض حلال، نگه دارنده سیلیکایی، کاتالیزگر Cr، SiO2، روش سل-ژل
  • فروغ حسنی، راحیل غفاری، حامد سلیمی کناری*، حمیدرضا غفوری طالقانی صفحات 249-265

    فرضیه: طراحی و ساخت داربست های هیدروژلی با ویژگی های بهینه یکی از عوامل کلیدی در مهندسی بافت موفق است. تنوع گسترده در خواص فیزیکی، شیمایی، مکانیکی و شکل شناسی داربست های هیدروژلی فرصت جدیدی را برای غلبه بر چالش های مختلف در مهندسی بافت ایجاد کرده است. روش ها: در مطالعه حاضر، هیدروژل های نانوکامپوزیتی شامل دکستران (Dex) و نانوذرات شیشه زیست فعال (BG) به دست آمده با روش سل-ژل، به عنوان داربست هایی برای مهندسی بافت استخوان تهیه شدند. رفتار تورمی و استحکام مکانیکی داربست های هیدروژلی تهیه شده با تغییر وزن های مولکولی زنجیر و مقدارهای مختلف دکستران بررسی شد. یافته ها: طیف نمایی زیرقرمز تبدیل فوریه مطالعه برهم کنش بین مولکولی میان زنجیر دکستران و نانوذرات شیشه زیست فعال را از راه اثر قدرت پیوند هیدروژنی فراهم کرد. میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) نیز برای بررسی اثر هر یک از عوامل یادشده بر شکل شناسی داربست ها به کار گرفته شد. نتایج SEM نشان داد، داربست های دکستران-شیشه زیست فعال از میکروساختار سه بعدی متخلخل با محدوده اندازه منفذ 102-156 میکرومتر تشکیل شده است. مشخص شد، اثرهای پیوند هیدروژنی و درهم گیری های زنجیر، اختلاف های محسوسی را در شکل شناسی های منفذ هیدروژل های تهیه شده نشان داد. نتایج چگالی ظاهری و تورم تعادلی حاکی از آن است که افزایش غلظت دکستران مقدار تخلخل ژل ها را تغییر داده و سبب کاهش مقدار آب آزاد در شبکه شده است. در این میان، مقدار تورم تعادلی کاهش یافته در حالی که مدول فشاری با توجه به برهم کنش موثر میان زنجیرهای دکستران و نانوذرات شیشه زیست فعال افزایش یافت. افزون بر این، نتایج آزمون گرماوزن سنجی نشان دهنده افزایش پایداری گرمایی هیدروژل نانوکامپوزیتی دکستران است، که این پدیده نیز ناشی از اثر برهم کنش موثر میان زنجیر های دکستران و نانوذرات شیشه زیست فعال است.

    کلیدواژگان: دکستران، شیشه زیست فعال، کامپوزیت، هیدروژل، رفتار تورمی
  • مریم نوری، مریم طهماسب پور*، لیلا خازینی صفحات 267-279

    فرضیه: رنگینه های آبی متیلن و بلور بنفش از رنگینه های استفاده شده در برخی صنایع مانند تولید پارچه، ابریشم و چوب هستند. تجمع رنگینه های کاتیونی در منابع آبی برای انسان ها، حیوانات و محیط زیست مضر است. بنابراین، حذف آن ها از پساب های صنایع رنگرزی لازم است. از میان روش های عمده تصفیه آب و فاضلاب روش جذب به دلیل سادگی طراحی، ارزانی، موثربودن و کارایی زیاد به طور گسترده در تصفیه فاضلاب استفاده می شود. با توجه به مطالعات انجام شده، زیولیت های اصلاح شده با نانوذرات آهن ظرفیت جذب زیادی در حذف رنگینه نشان می دهند. با وجود این، به دلیل مشکلاتی از قبیل کاهش فشار و مشکلات جداسازی جاذب های پودری از آب، آماده سازی و تهیه دانه روشی موثر و مناسب برای رفع نقاط ضعف و کارایی مناسب این جاذب ها در تصفیه آب و فاضلاب در مقیاس صنعتی است.روش ها: برای حل مشکلات استفاده از جاذب ها به شکل پودر، از روش ژل شدن یونی برای تهیه جاذب دانه ای بر پایه زیولیت طبیعی کلینوپتیلولیت اصلاح شده با نانوذرات Fe3O4 استفاده شد. برای تهیه دانه هایی با شکل ظاهری مناسب و درصد جذب زیاد اثر عوامل مختلف از قبیل pH اولیه محلول، نوع و غلظت محلول اتصال دهنده عرضی و نسبت اولیه آلژینات به نانوکامپوزیت بررسی شد. همچنین، ویژگی دانه های سنتزشده با آزمون های XRD، وSEM-EDX و BET بررسی شد.یافته ها: نتایج حاصل بی اثر بودن pH و بهینه بودن محلول آهن (III) کلرید با غلظت (w/v) %2 و نسبت اولیه 4:1 از آلژینات به نانوکامپوزیت را نشان داد. همچنین، بیشترین ظرفیت جذب به دست آمده از هم دمای Langmuir، برای رنگینه های آبی متیلن و بلور بنفش با دانه های تهیه شده به ترتیب 12.484 و 11.904mg/g تعیین شد که نشان دهنده قابلیت زیاد دانه های تهیه شده در حذف مواد رنگینه است.

    کلیدواژگان: جذب، دانه سازی، روش ژل شدن یونی، کلینوپتیلولیت طبیعی، رنگینه
  • ندا یاوری، مهدی پورعبدالله*، لاله رجبی صفحات 281-297
    فرضیه 

    رزین پلی استر غیراشباع کاربردهای فراوانی در صنعت کامپوزیت دارد. در قطعه های ضخیم ساخته شده با این رزین، گرمای زیادی در زمانی کوتاه حین پخت آزاد می شود، از طرفی ضریب انتقال گرمای کم این رزین سبب افزایش دما در مرکز قطعه ها به بیش از 200 درجه سلسیوس می شود. اختلاف دمای زیاد میان مرکز و دیواره های نمونه موجب ایجاد تنش های داخلی در نمونه های ضخیم می شود، بنابراین افزودن ذرات با رسانندگی گرمایی زیاد می تواند در برطرف کردن این نقص کمک شایانی کند. بنابراین، در پژوهش حاضر از ذرات گرافن اکسید برای بهبود خواص رزین پلی استر غیر اشباع استفاده شده است.

    روش ها

    در این مطالعه، از گرافن اکسید و گرافن اکسید اصلاح شده برای بهبود رسانندگی گرمایی و خواص دینامیکی رزین پلی استر غیراشباع استفاده شد. اثر افزودن ذرات گرافن اکسید و گرافن اکسید اصلاح شده در مقدارهای 0.05 و 0.3% وزنیبر رسانندگی گرمایی و خواص دینامیکی رزین پلی استر غیراشباع با دستگاه اندازه گیری رسانندگی گرمایی جامدات و آزمون DMA مطالعه شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد، اصلاح کننده سیلانی می تواند سبب ایجاد پیوندهای کووالانسی قوی میان ذرات و رزین شود و تغییر در ضریب رسانندگی گرمایی و خواص دینامیکی شود. افزودن% 0.05 وزنی گرافن اکسید به رزین موجب افزایش %10 درصد مدول ذخیره در ناحیه شیشه ای شد. در صورتی که افزودن همین مقدار گرافن اکسید اصلاح شده، مدول ذخیره را %36 افزایش داد. اصلاح کننده سیلانی موجب پراکنش بهتر ذرات گرافن اکسید در رزین می شود و این موضوع سبب ایجاد برهم کنش های قوی تر میان ذرات و شبکه رزین شده که به طور شایان توجهی مدول ذخیره رزین را افزایش می دهد. پراکنش بهتر ذره در رزین می تواند مقاومت گرمایی سطحی ذرات را افزایش دهد. بنابراین، رسانندگی گرمایی در مقایسه با رسانندگی گرمایی گرافن اکسید اصلاح نشده کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: رزین پلی استر غیراشباع، گرافن اکسید، سیلان، ضریب رسانندگی گرمایی، خواص دینامیکی- مکانیکی
  • یوسف جان قمصری، محمدرضا کافی، ابراهیم نعمتی لای*، محسن اشجاری صفحات 299-311
    فرضیه

    نشت نفت و فراورده های آن به آب های آزاد دنیا و ایجاد لکه های نفتی، به دلیل ایجاد مشکلات و خسارات شدید زیست محیطی و اقتصادی به نگرانی جهانی تبدیل شده است. از این رو، دست یابی به فناوری موثر در پاک سازی نفت نشت یافته به منظور محافظت از محیط زیست اهمیت زیادی دارد. یکی از روش های موثر برای جداسازی لکه های نفتی، استفاده از جاذب های بر پایه ایروژل است. پژوهش حاضر برای تهیه ایروژل پلی آکریلو نیتریل به منظور جذب و جداسازی نفت از پساب نفتی، بهبود خواص مکانیکی ایروژل تهیه شده به واسطه وجود الیاف پلی آکریلو نیتریل در ساختار آن، اثر پارامترهای مختلف بر شکل شناسی، تخلخل و درصد جذب نفت در ایروژل انجام شد.

    روش ها

    ایروژل ها با روش های متداولی نظیر طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM)، میکروسکوپی نوری (OM)، تعیین سطح ویژه (BET)، گرماوزن سنجی (TGA) شناسایی شدند و چگالی و درصد جذب آن ها اندازه گیری شد. اثر عامل هایی نظیر درصد و طول الیاف و درصد پلی(وینیل الکل) (PVA) بر مقدار جذب نفت بررسی شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد، میان الیاف و PVA پیوند شیمیایی برقرار شده و ساختاری شبکه ای به وجود آمده است. همچنین مشخص شد، درصد PVA موثرترین عامل بر مقدار جذب است. شرایط بهینه شامل %3 وزنی الیاف پلی آکریلونیتریل، 5mm طول الیاف پلی آکریلونیتریل و %1 وزنی PVA تعیین شد که در این شرایط جاذب ساخته شده قابلیت جذب حدود %1294 نفت را نشان داد. افزون بر این، سطح ویژه نمونه بهینه، 100.35m2/g مشخص شد که حاکی از مناسب بودن جاذب ساخته شده برای جذب نفت است.

    کلیدواژگان: ایروژل، پلی آکریلو نیتریل، الیاف، پلی(وینیل الکل)، جاذب نفت
|
  • Alaleh Dabbaghi, Hajar Jamshidi, Mohammad Jalal Zohuriaan-Mehr *, Kourosh Kabiri, Ali Ramazani Pages 207-231

    In recent years, hydrogels have been considered as one of the most promising materials due to their unique properties. Hydrogels are cross-linked hydrophilic polymer structures that are able to absorb and holding water or biological fluid. Thus, the hydrogel networks can extensively swell in water media without dissolution. In the last few decades, hydrogels been used in various industries such as food, packaging, pharmaceuticals and drug delivery systems, agriculture, biomedical and bioengineering applications, manufacturing of technical and electronic devices, and as adsorbents for the removal of pollutants in environmental applications. Superabsorbent polymer (SAP) hydrogels are a type of hydrogel that, due to the hydrophilic nature of polymer chains can absorb and retain extraordinary large amounts of water or aqueous solution up to hundreds of times their weight. In recent years, , new superabsorbent hydrogels have been developed for different applications. High demand for these substances, especially in personal hygiene, has led to an increase in their production (now over three million tons per year). Because the main components of commercial and widely used SAPs in industry are based on raw materials derived from fossil resources (oil, gas and coal), the widespread use of SAPs and their increasing production, on the one hand, have contributed to environmental concerns by contributing to water, soil and air pollution, and, on the other hand, have threatened global price fluctuations and the degradability of fossil resources. Therefore, the replacement of at least some components of SAPs with natural, biobased or renewable raw materials (such as lactic acid, succinic acid and itaconic acid) and the production of SAPs with hybrid structures have been considered. The purpose of this paper is to review the hybrid SAPs based on some biobased compounds that are used in three structural parts of the polymer network including crosslinker, surface modifier and monomer.

    Keywords: superabsorbent hydrogel, biobased, cross-linking, surface modification, swelling
  • Ebrahim Ahmadi *, Seyyed Reza Razavi, Mohamadreza Marefat Pages 233-247
    Hypothesis

    The porosity of silica-based chromium catalysts is one of the important issues in the petrochemical industry due to the high catalytic activity attracted by university and industrial researchers. One of the most important parameters that strengthens the structure of the hydrogel is the aging process that is considered in this study. By performing the aging operation on the primary silica hydrogel, the size of the initial particles increases and the surface area decreases. By doing the drying process, the pore volume of silica is reduced due to the capillary force. With changing the solvent from water to alcohols and ethyl acetate, the pore volume of the silica supported also increases. This is due to the reduction in surface tension between the silica wall and the water in the cavities.

    Methods

    The formation of supported silica using sol-gel method and the parameters affecting it have been investigated. Also, in the drying step by azeotropic distillation method, five solvents such as water, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol and ethyl acetate were used. FTIR, SEM and BET analyses were used to identify silica supported.

    Finding

    The effect of organic solvents on pore volume was investigated; so that all hydrogels were synthesized under the same conditions, while different solvents were used in the drying step by azeotropic distillation method. The use of different organic solvents did not show significant changes in the specific surface area of the supported silica but caused significant changes in the its pore volume. The results showed that the morphology of the silica support was improved by solvent replacement using organic solvents and the best morphology and crack-free structure of the ethyl acetate solvent were reported. The highest catalytic activity of 80 kgPE/gCr.h was obtained for slurry polymerization with silica support dried by ethyl acetate solvent.

    Keywords: ethylene polymerization, solvent exchange, silica support, Cr, SiO2 catalyst, sol-gel method
  • Forough Hasani, Rahil Ghaffari, Hamed Salimi konari *, Hamidreza Ghafouri Taleghani Pages 249-265
    Hypothesis

    Design and fabrication of hydrogel scaffolds with the required characteristics are the major issues of their development in tissue engineering. A wide variety of physicochemical, mechanical, and morphological properties of hydrogel scaffolds has provided new opportunities to overcome various challenges in tissue engineering.

    Methods

    A series of nanocomposite hydrogels comprised of dextran (Dex) and sol-gel derived bioactive glass (BG) nanoparticles were prepared as scaffolds for bone tissue engineering. The swelling behaviour and mechanical strength of the obtained hydrogel scaffolds by different contents and chain molecular weights of dextran were evaluated.

    Findings

    Fourier transforms infrared spectroscopy study provides information on intermolecular interaction between the dextran chain and the bioactive glass nanoparticles through influence on hydrogen bond strength. The influence of the given parameters on the morphology of scaffolds was probed using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The results of FE-SEM showed that Dex/BG scaffolds consisted of a porous 3D microstructure with a pore size range of 102-156 μm. The effects of hydrogen bonding and chain entanglements showed significant differences in pore morphologies of the prepared hydrogels. According to the obtained apparent density and equilibrium swelling, the increase in the dextran content showed that the change in the gel porosity results in reduced free water of the network. Meanwhile, the amount of equilibrium swelling dropped while the compressive modulus increased due to the effective interaction between the dextran chains and bioactive glass nanoparticles. Furthermore, the results obtained by thermogravimetric analysis indicated an increase in thermal stability of dextran nanocomposites hydrogel, which could be due to the effective interaction between dextran chains and bioactive glass nanoparticles.

    Keywords: dextran, bioactive glass, nanocomposite hydrogel, swelling behaviour
  • Maryam Noori, Maryam Tahmasebpoor *, Leila Khazini Pages 267-279
    Hypothesis

    Methylene blue and crystal violet dyes are the most widely used dyes in some industries such as textiles, silk, and wood. Accumulation of cationic dyes in water resources is harmful to humans, animals, and the environment, so their removal from the effluents of the dyeing industry is essential. Among all the treatment methods, adsorption is one of the most attractive routes for the treatment of polluted water due to its low cost and simplicity of design. According to the studies, it can be seen that zeolites modified with iron nanoparticles show a high adsorption capacity in the removal of dyes. However, the use of adsorbents in the form of fine powders is still difficult and their use in continuous systems is limited due to the cracking and the pressure drop.

    Methods

    To solve the problems of adsorbents in powder form, the ionic gelation method was used to prepare a granular adsorbent based on natural zeolite clinoptilolite modified with Fe3O4 nanoparticles. In order to prepare granules with suitable appearance and high adsorption percentage, the effect of various parameters such as initial pH of the solution, type and concentration of the crosslinking solution and initial ratio of alginate to nanocomposite was investigated. The synthesized granules were investigated by XRD, SEM-EDX and BET analysis.

    Findings

    The results showed that the pH was ineffective and the iron (III) chloride solution was optimal with a concentration of (2 w/v%) and an initial ratio of 1:4 alginate to nanocomposite. The maximum adsorption capacity of the prepared granules towards methylene blue and crystal violet adsorption was determined as 12.484 mg/g and 11.904 mg/g by Langmuir isotherm, respectively, which indicated to a high ability of the prepared granules to remove these cationic dyes.

    Keywords: adsorption, granulation, ionic gelation method, natural clinoptilolite, dye
  • Neda Yavari, Mehdi Poorabdollah *, Laleh Rajabi Pages 281-297
    Hypothesis

    Unsaturated polyester resin has many applications in composite industry. In thick part items made with this resin, a lot of heat is released in a short time during curing, on the other hand, the low heat transfer coefficient of this resin increases the temperature in the center of the part to 200°C. In thick parts, the large temperature difference between the center and walls of the sample causes internal stresses, so the addition of particles with high thermal conductivity can help to eliminate this defect. Therefore, in this research, graphene oxide particles have been used to improve the properties of unsaturated polyester resin.

    Methods

    In this study, graphene oxide and modified graphene oxide were used to improve the thermal conductivity and dynamic properties of unsaturated polyester resin. The effect of adding graphene oxide and modified graphene oxide particles on thermal conductivity and dynamic properties of the resin by amounts of 0.05 and 0.3% (wt) of the particles was studied by a thermal conductivity measuring device for solids and DMA test.

    Findings

    The results showed that silane modifier can cause strong covalent bonds between the particles and resin and change the thermal conductivity coefficient and dynamic properties. Addition of 0.05% by weight of graphene oxide to the resin increased the storage modulus in the glass region by 10%. Adding the same amount of modified graphene oxide increased the storage modulus by 36%. Silane modifier improved the dispersion of graphene oxide particles in the resin, and created stronger interactions between the particles and the resin network, so significantly increased the resin storage modulus. Better particle dispersion in the resin can increase the surface heat resistance of the particles. Therefore, the thermal conductivity is reduced compared to the thermal conductivity of unmodified graphene oxide.

    Keywords: unsaturated polyester resin, graphene oxide, silane, thermal conductivity coefficient, dynamic-mechanical properties
  • Yousef Janghamsari, Mohamadreza Kafi, Ebrahim Nematei Lay *, Mohsen Ashjari Pages 299-311
    Hypothesis

    Spills of oil and its products into the open-waters of the world and the creation of oil slicks have become a global concern due to severe environmental and economic problems. Therefore, achieving an effective technology in cleaning up spilled oil is very important for environmental protection. One of the effective methods in separating oil stains is the use of adsorbents based on nanocomposite aerogels. The current study was carried out on the preparation of polyacrylonitrile aerogels for oil adsorption and separation of water from oil effluents, to improve the mechanical properties of aerogels due to the presence of polyacrylonitrile fibers in the aerogel structure, while extending the study on the effect of various parameters on morphology, and the porosity and percentage of aerogel oil adsorption.

    Methods

    Aerogels were characterized by conventional methods such as Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy (OM), BET, thermogravimetric analysis (TGA) and their density and adsorption rate were measured. Parameters such as fiber percentage, fiber length, and PVA percentage are effective on the adsorption rate, however the percentage of PVA is the most effective parameter on the adsorption rate.

    Findings

    The results showed that a chemical bond was formed between fibers and poly(vinyl alcohol) (PVA) and a network structure was obtained. Optimal conditions were determined as 3% by weight of polyacrylonitrile fibers, 5 mm length of polyacrylonitrile fibers and 1% by weight of PVA, in which the adsorbent was able to absorb about 1294% of oil. In addition, the specific surface area of the optimal sample was determined at 100.35 m2/g, which indicated that the prepared adsorbent could be suitable for oil adsorption.

    Keywords: aerogel, polyacrylonitrile, fibers, poly(vinyl alcohol), oil absorbent