تخليق مركبات السليكا المسامية المعتمدة والمشتقة من قشور الارز وتطبيقاتها التحليلة

اطروحة دكتوراه

اسم الباحث : رغد سعد حاتم البستان

اسم المشرف : أ.د. علاء فراك حسين أ.د.حيدر حميد محسن

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية العلوم

الاختصاص : علوم الكيمياء

سنة نشر البحث : 2024

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

الخلاصه
تعتبر قشور الارز(RH) واحدة من المخلفات الزراعية الاكثر شيوعا في جميع انحاء العالم. يمكن تحويل قشور الارز نفسها الى سليكات الصوديوم. يتم تحضيرMCM-41 من سيليكات الصوديوم.تتضمن هذه الاطروحه ثلاث خطوات, اولها استخلاص السيليكا من قشورالارز, تخليق RH-SiO2 وMCM-41 والمركبات الوظيفية من السيليكا المستخلصة .تتضمن الخطوتان الثانية والثالثة تشخيص المركبات المصنعه بنجاح من خلال استخدام تقنيات مختلفة واستخدامها في تطبيقات تحليليه.
تم توظيف السيليكا المساميه MCM-4مع 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) للحصول على MCM-41@APTES .في الخطوه التاليه (BSAL) 5-bromosalicylaldehyde تم تصعيده مع MCM-41@APTES في التلوين للحصول على مادة متوسطة المساميه تحتوي قاعدة شيف MCM-41@APTES-BSAL. بلاضافه الى ذلك تم توظيف السيليكا متوسطة المسام MCM-41 بااستخدام N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]ethylenediamine للحصول على MCM-41@NTPE. في الخطوه التاليه تم اضافة 5-bromosalicylaldehyde(BSAL) بلتصعيد مع MCM-41@NTPE بااستخدام التلوين للحصول على مادة سيليكا مساميه ذات قاعدة شيف MCM-41@NTPE-BSAL .
تم تشخيص كمية الكاربون , والهيدروجين , النتروجين الموجوده في المركبات المحضره من خلال التحليل العنصري.اظهرت اطياف تحت الحمراء للمركبات المحضره عدة قمم مميزه تعود للمركبات.
اظهر تحليل حيود الاشعه السينيه والمجهر الالكتروني النافذ انه تم تكوين MCM-41 والمركبات الوظيفيه بترتيب سداسي مرتب للغاية. كشف تحليل الامتزاز والامتصاص متوسط قطر المسام وحجم المسام الاجمالي ومساحة السطح المحدد. كشف تحليل قياس الوزن الحراري لRH-SiO2 وMCM-41 عن خطوتين لتحليل الكتله بينما للمركبات الموظفه عن ثلاث خطوات لفقدان الوزن. تم توضيح التصميمات السطحيه لRH-SiO2 وMCM-41 من خلال تحليل مجهر القوة الذريه الذي يوضح وجود كتل ذات اشكال مختلفه في RH-SiO2.بلنسبه ل MCM-41 يتضح من النتيجه ان معامل الخشونه منخفض. الزياده في عوامل تحليل مجهر القوة الذرية ل MCM-41@APTES مقارنة MCM-41 ثم تقليل متوسط خشونة MCM-41@APTES-BSAL عند توظيف MCM-41@APTES مع (BSAL) 5-bromosalicylaldehyde.اظهرت النتائج ان توظيف MCM-41@NTPE ادى الى انخفاض خشونة السطح مقلرنة مع MCM-41 .بينما MCM-41@NTPE-BSALاظهرت النتائج ان توظيف MCM-41@NTPE ادى الى نقصان خشونة السطح للمواد الموظفه. تظهر صورFESEM ان RH-SiO2 يتكون من سليكا غير متبلوره بينما بالنسبه ل MCM-4 والمركبات الموظفه يتضح من الصور ان الجزيئات ناعمه ذات تكتلات كروية. وبحسب تحليل EDXفان وجود العناصر في المركب الصلب قد اثبت.
المواد المساميه(المواد العضويه وغير العضويه)المشتقة من قشور الارز كمواد ممتزه منخفضة الكلفه وتطبيقها في امتزاز ايونات الكوبلت والنحاس الثنائيه من محاليلها المائيه بعد تحضير عمود زجاجي , ومحاولة اعادة تنشيط العمود.تم اجراء تجارب الازاله بعد تضبيط الظروف الفضلى من تركيز ايونات الكوبلت والنحاس الثنائيه ودرجة الحموضة و وقت التعرض وكمية الماده. كمية ايون الكوبلت في المركبات الصيدلانيه(فيتامين B12) تم تقديره بااستخدام المركبات المحضره.اظهرت نماذج لانكميور وفريندلج ان بيانات فرليندلج اكثر تفضيلا للامتزاز بطريقه متعددة الطبقات.

Synthesis of Mesoporous Silica-based materials derivatised from Rice Husk and their Analytical Applications

Abstract
Rice husk (RH) is regarded as one of the most common agricultural residues worldwide. RH can itself be transformed to sodium silicate. Mobil Composition of Matter No. 41 (MCM-41) is prepared from sodium silicate. This thesis includes three steps, the first of which involves extraction of silica from RH, generation of RH-SiO2, MCM-41 and functionalized compounds from the extracted silica; The second and third steps involve characterization of the synthesized compounds can be successfully achieved via the use of various techniques and then some analytical applications.
MCM-41 was functionalized with 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) to obtain MCM-41@APTES.In the next step, 5-bromosalicylaldehyde(BSAL) was refluxed with MCM-41@APTES in toluene to obtain the Schiff base-functionalized mesoporous silica material,MCM-41@APTES-BSAL.Additionally, MCM-41 was functionalized with N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]ethylenediamine(NTPE)to obtain MCM-41@NTPE,In the following step, 5-bromosalicylaldehyde(BSAL)was refluxed with MCM-41@NTPE in toluene to obtain a Schiff-base functionalized mesoporous silica material (MCM-41@NTPE-BSAL).
The amount of carbon , hydrogen and nitrogen present in compounds were improved through elemental analysis.The FT-IR spectra of prepared compounds shows several distincit peaks related to compounds.The XRD and TEM investigation demonstrated that MCM-41 and functionalized compounds with an extremely ordered hexagonal arrangement was generated.The N2 adsorption–desorption analysis revealed that the average pore diameter, total pore volume, and specific surface area.Thermogravimetric analysis (TGA/DSC) of RH-SiO2 and MCM-41 revealed two mass reduction steps while for functionalize compounds , revealed three mass reduction steps.The surface topographies for RH-SiO2 and MCM-41 were demonstrated via AFM analysis which shows the presence of blocks of different shapes in RH-SiO2, For MCM-41, it is clear from result that the roughness factor is low. The increase in the AFM parameter for MCM-41@APTES compare with MCM-41,The average roughness of MCM-41@APTES-BSAL was decreased upon functionalization of MCM-41@APTES with 5-Bromosalicylaldehyde(BSAL).The increase in the AFM parameter for MCM-41@NTPE compared with MCM-41,While for MCM-41@NTPE-BSAL the results demonstrated that the functionalization of MCM-41@NTPE led to a decreased in the surface roughness material upon functionalization. FESEM images shows that RH-SiO2 is composed of amorphous silica, while for MCM-41and functionalized compounds, it is clear from the images that the particles are smooth with spherical agglomerations. According to EDX analysis, the existence of elements in the solid ligands was proven.
Mesoporous materials (organic-inorganic materials) derived from rice husk as low-cost adsorbents and applied them in the removal of metal ions (Co (II) and Cu (II)) from their aqueous solutions after prepared column from solid ligands and attempt to activate the column. Removal experiments were performed after optimize the concentration of Co(II) and Cu(II) ions, pH, exposure time, and mass of prepared compounds. The amount of Co (II) in pharmaceuticals was determined using the prepared compounds. Investigation Langmuir and Freundlich models showed that the data was best fitted with the Freundlich adsorption isotherm model in multilayer fashion.