Добијање нано-алуминијум-оксидних влакана за уклањање АЗО боја из водених раствора

Abstract

Алуминијум-оксид има добра механичка и хемијска својства. Нановлакна, која имају структуру α – алуминијум-оксида, коришћена су као ојачање за металне, полимерне и керамичко матричне композите. У овом истраживању направљене су три серије нановлакана. Нано влакана алуминијум-оксида припремљена су коришћењем прекурсора добијеног од алуминијум-хидроксид-хлорида, поливинил алкохола и воде коришћењем методе електропредења. Масени однос коришћеног алуминијум-хидроксид-хлорида и полимера је 5/1. Припремљене су три серије нановлакана. Прва серија је добијена од 10% воденог раствора алуминијум-хидроксид-хлорида и поли винил алкохола са међусобним односом масе од 5:1. Друге две серије направљене су уз додатак од 1 мас. % MgCl2 или 1 мас. % FeCl3 у односу на садржај алуминијум-хидроксид-хлорида. Влакна су термички третирана на 1100 °C. Нано влакна добијена електропредењем су карактерисана ТГА/ДТА, XRD и СЕМЕП методама. Доказано је да додавање FeCl3 снижава температуру појаве корунд структуре, док додавање МgCl2 резултује формирањем мешовитих оксида који олакшавају процес синтеровања. Термичка обрада ових влакана је вршена на 700 и 900 °C. Честице алуминијум-оксида са додатком гвожђа су припремљене сол-гел методом и испитане су њихове карактеристике у за адсорпцију боје Reactive orange 16. Промена концентрације је праћена коришћењем UV–vis спектрофотометра. Током израде дисертације анализирани су ефекти почетне концетрације боје Reactive orange 16, количине адсорбента и pH раствора на ефикасност обезбојења раствора. Ефикасност уклањања боје Reactive orange 16 коришћењем алуминијум-оксидних честица са додатком гвожђа је износила преко 98% у временском периоду од 20 min при pH=3. Експериментални подаци су дали боље поклапање са Ленгмировом него са Фројдлиховом изотермом. Адсорпциона кинетика је добро описана моделом псеудо првог реда.

It is well known that alumina possesses good mechanical and chemical properties. Alumina nanofibers are very suitable materials for use as reinforcement in a great variety of high performance composite materials as well adsorbents for wide range of substances. Nanosized alumina fibers were prepared from the aluminum chloride hydroxide/poly (vinyl alcohol)/water precursor using the electrospinning technique. The mass ratio of aluminum chloride hydroxide/polymer was 5/1. Three series of nanofibers were prepared. The first series was made from 10% water solution of the aluminium chloride hydroxide/poly vinyl alcohol with a mass ratio of 5:1. The other two series were made with addition of 1 wt. % of MgCl2 or 1 wt. % of FeCl3 regarding the aluminium chloride hydroxide content. The fibers were calcinated at 1100 °C. Nanofibers were prepared using the electrospinning technique and they were characterized by the TGA/DTA, XRD and FESEM methods. It was proven that addition of FeCl3 into the initial spinning solution lowers the temperature for the corundum structure formation while the addition of MgCl2 results if the formation of mixed oxides that eases the sintering process. The were calcinated at 700 and 900 °C. Ferric oxide doped alumina particles were prepared via the sol-gel method and their performance as Reactive orange 16 adsorbent was evaluated. The concentrations of the Reactive orange 16 were monitored using a UV–vis spectrophotometer. The effect of Reactive orange 16 concentrations, adsorbent quantity and pH on the solution decolorization efficiency was analyzed. The efficiency of the Reactive orange 16 removal using ferric oxide alumina doped exceeded 98% in 20 min at pH=3. The experimental data were fitted to the Langmuir equation better than to the Freundlich one. The pseudo-first-order model fits well with the experimental data for adsorption kinetics.