ساخت گرافن نانومتخلخل به روش ته‌نشینی بخار شیمیایی و کاربرد آن در حذف لکه‌های نفتی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای شیمی کاربردی، گروه شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 استاد شیمی کاربردی، گروه شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

3 دانشیار مهندسی شیمی، گروه توسعه فناوری نانو و کربن، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش گرافن نانومتخلخل با روش ته‌نشینی بخارشیمیایی روی نانوکاتالیست روی اکسید متخلخل سنتز شد و فرایند به‌دست ‌آمده به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، پراش پرتو X و جذب سطحی هم‌دمای برونر-امت-تلر  مورد شناسایی قرار گرفت. جذب دو نمونه نفت خام روی این گرافن نانومتخلخل مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به بالا بودن حجم حفره‌ها cm3/g 17/1 و مساحت سطح ویژه بالا m2/g 410 و کوچک بودن ابعاد حفره‌ها، ظرفیت جذب بالاست. حداکثر ظرفیت جذب گرافن نانومتخلخل برای دو نمونه نفت خام (الف) و (ب) به ترتیب g جاذب g /نفت 105/39 و 102/17 بوده است.
نفت خام جذب شده روی این نانوجاذب می‌تواند با سه روش گرمادهی، استخراج با حلال و صاف کردن با خلاء بازیابی شود. ظرفیت بازیابی با سه روش گفته شده به ترتیب 99/01، 98/50 و 98/05 درصد است. با این سه روش می‌توان نفت خام را از نانوجاذب جدا کرد و جاذب را دوباره مورداستفاده قرار داد. با توجه به کارایی بالا و قابلیت شکل‌پذیری این نانوجاذب می‌توان از آن به‌عنوان جاذبی مناسب برای حذف لکه‌های نفتی استفاده کرد.

[1]    Adebajo; Moses, O.; Frost; Ray, L.; Kloprogge, J.; Theo; Carmody; Onuma; Kokot; Serge; J. Por. Mater.; 10(3), 159-170, 2003.
[2]    Fingas, M.; Chemistry and Industry; 24, 1005, 1995.
[3]    Toyoda, M.; Inagaki, M.; Carbon; 38, 199-210, 2000.
[4]    DA, W.; MJ, H.; JA, G.; Environ. Sci. Technol, 28, 561–8, 1994.
[5]    RT, P.; Lessons from the Exxon Valdes oil spill, Annu. Rev. Ecol. Syst.; 27, 197–235, 1996.
[6]    Bayat, A.; Aghamiri, S.F.; Moheb, A.; Iranian J. Chem. Eng., 5, IAChE, 2008.
[7]    Teas, Ch.; Kalligeros, S.; Zanikos, F.; Stournas, S.; Lois, E.; Anastopoulos, G.; Desalination, 140, 259-264, 2001.
[8]    Reynolds, J.G.; Coronado, P.R.; Hrubesh, L.W.; Energy Sources, 23, 831, 2001.
[9]    John, W.; Surf. Sci., 17, 267-270, 1969.
[10]    Lu, X.K.; Huang, H.; Nemchuk, N.; Ruoff, R.S.; Appl. Phys. Lett., 75, 193, 1999.
[11]    Lu, X.K.; Yu, M.F; Huang, H.; Ruoff, R.S.; Nanotechnology, 10, 269, 1999.
[12]    Novoselov, K.S.; Geim, A.K.; Morozov, S.V.; Jiang, D.; Zhang, Dubonos, S.V.; Grigorieva, I.V.; Firsov, A.A.; Science, 306, 666, 2004.
[13]    Cai, W.W.; Piner, R.D.; Stadermann, F.J.; Park, S.J.; Shaibat, M.A.; Ishii, Y.; Yang, D.Y.; Velamakanni, A.; An, S.J.; Stoller, M.; An, J.; Chen, D.M.; Ruoff, R.S.; Science, 32, 1815, 2008.
[14]    Li, X.S.; Cai, W.W.; Colombo, L.; Ruoff, R.S.; Nano Lett., 9, 4268, 2009.
[15]    Chen, S.S.; Brown, L.; Levendorf, M.; Cai, W.W.; Ju, S.Y.; Edgeworth, J.; Li, X. S.; Magnuson, C.W.; Velamakanni, A.; Piner, R.D.; Kang, J.Y.; Park, J.; Ruoff, R.S.; ACSNano, 5, 1321, 2011.
[16]    Geim, A.K.; Science, 324, 1530, 2009.
[17]    Marcano, D.C.; Kosynkin, D.V.; Berlin, J.M.; Sinitskii, A.; Su, Z.Z.; Slesarev, A.; Alemany, L.B.; Lu, W.; Tour, J.M.; ACS Nano, 4, 4806, 2010.
[18]    O’Neill, A.; Khan, U.; Nirmalraj, P.N.; Boland, J.; Coleman, J.N.; J. Phys. Chem., 115, 5422, 2011.
[19]    Bi, H.C.; Xie, X.; Yin, K.B.; Zhou, Y.L.; Wan, S.; He, L.B.; Xu, F.; Sun, L.T; Ruoff, R.S.; Adv. Funct. Mater., 2012.
[20]    James, R.W.; X-Ray Crystallography, fifth ed., John Willy & Sons Inc., New York, 1961.
[21]    Cullity, B.D.; Elements of X-Ray Diffraction, Addlson-Wesley Publishing Company, Inc.,1956.
[22]    Ju, H.M.; Choi, S.H.; Huh, S.H.; J. Kor. Phys. Soc., 57, 1649–1652, 2010.
[23]    Geng, D.; Yang, S.; Zhang, Y.; Yang, J.; Liu, J.; Li, R.; Kong-Sham, T.; Sun, X.; Ye, S.; Knights, S.; Appl. Surf. Sci., 257, 9193– 9198, 2011.
[24]    Khedr, M.H.; J. Alloys and Compounds, 555, 193–200, 2013.
[25]    Yuan, W.; Li, B.; Li, L.; Appl. Surf. Sci., 257, 10183– 10187, 2011.
[26]    JabariSeresht, R.; Jahanshahi, M.; Rashidi, A.M.; Ghoreyshi, A.A.; Appl. Surf. Sci., 276,672– 681, 2013.
[27]    Szabo, T; Berkesi, O; Dekany, I; Carbon, 43, 3186, 2005.
[28]    Barret, E. P; Joyner, P.B; Halenda, P;J. Am. Chem. Soc., 73, 373, 1951.
[29]    Dı´az-Dı´ez, M.A.; Go´mez-Serrano, V.; Ferna´ndez-Gonza´lez, C.; Cuerda-Correa, E.M.; Macı´as-Garcı´a, A; Appl. Surf. Sci., 238, 309, 2004.
[30]    Rao, C.N.R.; Biswas; Kanishka; Subrahmanyam; Govindaraj, K.S.; J. Mater. Chem.; 19,2457–2469; 2009.
[31]    Gui, X.; Zeng, Z.; Lin, Z.; Gan, Q.; Xiang, R.; Zhu, Y.; Cao, A.; Tang, Z; ACS Appl. Mater. Inter., 5, 5845-5850, 2013.
[32]    Toyoda, M.; Moriya, K.; Aizawa, J.I.; Konno, H.; Inagaki, M.; Desalination, 128, 205-211, 2000.
[33]    Inagaki, M.; Kawahara, A.; Nishi, Y.; Iwashita, N.; Carbon, 40, 1487-1492, 2002.
[34]    Zeng, Y.; Wang, K.; Yao, J.; Wang, H.; Carbon, 69, 25-31, 2014.
[35]    Bastani, D.; Safekordi, A.A.; Alihosseini, A.; Taghikhani, V.; Sep. and pur. Tech., 52,295-300, 2006.
[36]    Sayed, S.A.; Zayed, A.M.; Desalination, 194, 1-3, 90-100, 2006.
[37]    Li, H.; Liu, L.; Yang, F.; Marine Polut. Bul., 64, 8, 1648-1653, 2012.
[38]    Hussein, M.; Amer, A.A.; Sawsan, I.I.; J. Anal. Appl. Pyrolysis, 82, 205-211, 2008.