Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/12120
Title: Σύνθεση και χαρακτηρισμός νανοσωματιδίων σιδήρου μηδενικού σθένους (nZVI) από φυτικά εκχυλίσματα
Other Titles: Synthesis and characterization of nanoscale zero valent Iron (nZVI) from plant extracts
Authors: Καραβασίλης, Μιχαήλ
Keywords: Σίδηρος μηδενικού σθένους
Νανοσωματίδια
Πολυφαινόλες
Πράσινη χημεία
Εκχυλίσματα
Εξασθενές χρώμιο
Keywords (translated): Zero valent iron
Nanoparticles
Polyphenols
Green chemistry
Extracts
Hexavalent chromium
Abstract: Μέχρι σήμερα έχουν αναπτυχθεί πολυάριθμες μέθοδοι για την παρασκευή νανοσωματιδίων σιδήρου μηδενικού σθένους (nZVI) με την αναγωγή του βοριοϋδριδίου των σιδηρούχων αλάτων να εξακολουθεί να είναι η πλέον ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος. Τα φρούτα, τα λαχανικά, τα βότανα και τα κουκούτσια (π.χ. τσάι, σταφύλια, πίτυρα σόργου) περιέχουν υψηλές συγκεντρώσεις πολυφαινολών και τα φυτικά εκχυλίσματα μπορούν να δράσουν τόσο ως αναγωγικά μέσα άλατος του σιδήρου όσο και ως παράγοντες επικάλυψης για τα νανοσωματίδια του σιδήρου. Πέραν της μεγάλης διαλυτότητας, της χαμηλής τοξικότητας και της αποικοδόμησης των πολυφαινολών, τα πλεονεκτήματα αυτής μεθόδου σύνθεσης νανοσίδηρου σε θερμοκρασία και πίεση περιβάλλοντος είναι ότι δεν χρησιμοποιεί επικίνδυνα υλικά ως αναγωγικό μέσο ή παράγοντα επικάλυψης, ούτε δημιουργεί επικίνδυνα απόβλητα. Σε σύγκριση με άλλες μεθόδους παρασκευής, το προκύπτον αιώρημα δεν υπόκειται σε οξειδωτική διάβρωση κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης, της μεταφοράς ή της επεξεργασίας. Στην παρούσα εργασία, παρήχθησαν φυτικά εκχυλίσματα από Camelia synesis (πράσινο τσάι) και Punica Granatum (ρόδι) και η συνολική συγκέντρωση πολυφαινολών σ' αυτά μετρήθηκε σε όρους ισοδύναμης συγκέντρωσης γαλλικού οξέος με τη χρήση της μεθόδου Folin-Ciocalteu. Τα nZVI συντέθηκαν σε αντιδραστήρες ημιδιαλείποντος έργου (semi-batch reactors) με έγχυση υπό σταθερή παροχή 4 mL / min, ενός προκαθορισμένου όγκου φυτικού εκχυλίσματος σε υδατικό διάλυμα FeS047Η20. Για την καταγραφή της κινητικής αντίδρασης κατά την σύνθεση των nZVI, το pH και το δυναμικό οξειδοαναγωγής (Eh) του διαλύματος καταγράφηκαν σε συνάρτηση με τον χρόνο, με τη βοήθεια ενός συστήματος συλλογής δεδομένων (LabQuest Stream by Vernier). Τα νανοσωματίδια χαρακτηρίστηκαν από μια ποικιλία τεχνικών: Δυναμική σκέδαση φωτός (DLS), ζ-δυναμικό, XPS, ATR-FTIR, TEM. Η αντιδραστικότητα των nZVIs μετρήθηκε μέσω της ικανότητάς τους να ανάγουν το εξασθενές χρώμιο Cr (VI). Χρησιμοποιώντας διχρωμικό κάλλιο (K2Cr2O7) πραγματοποιήθηκαν πειράματα αναγωγής σε αντιδραστήρες διαλείποντος έργου (batch reactors) μέσω ανάμιξης με τα παρασκευασμένα αιωρήματα νανοσιδήρου. Η συγκέντρωση διαλυμένου διαλύματος εξασθενούς χρωμίου προσδιορίστηκε σε συνάρτηση με το χρόνο χρησιμοποιώντας την μέθοδο 7196Α.
Abstract (translated): To date, numerous methods have been developed for the synthesis of zero-valent iron nanoparticles (nZVI), with the borohydride reduction of ferrous salts being the most widely used one. Fruits, vegetables, herbs, and grains (e.g. tea, grapes, sorghum bran) contain high concentrations of polyphenols, and the plant extracts may act both as reducing agents of iron salt and as capping agents for the iron nanoparticles. Beyond of the high solubility, low toxicity and biodegradability of polyphenols, the advantages of this nano-iron green synthesis process at ambient temperature and pressure is, that it neither utilizes hazardous materials for the reductant or capping agent nor generates any hazardous wastes are generated. Compared to other methods of nZVI synthesis, the resulting suspension is not subject to oxidative corrosion during storage, shipping or processing. In the present work, plant extracts were produced from Camelia synesis (Green Tea) and Punica Granatum (Pomegranate), and the total concentration of polyphenols in them was measured in terms of equivalent concentration of Gallic acid by using the Folin-Ciocalteu method. nZVI suspensions were synthesized in semi-batch reactor by injecting, at constant influx rate of 4 mL/min, a pre-specified volume of plant extract in an aqueous solution of FeSO4 7H20. To monitor the kinetics of nZVI synthesis reaction, the pH and redox potential (Eh) of the solution were recorded as functions of time with the aid of a data acquisition system (LabQuest Stream by Vernier). The nanoparticles were characterized by a variety of techniques: Dynamic Light Scattering (DLS), ζ-potential, XPS, ATR-FTIR, TEM. The reactivity of nZVIs assessed through their ability to reduce hexavalent chromium Cr (VI). In aqueous solution of Cr (VI) prepared by using K2Cr2O7 salt and Cr (VI) reduction tests were performed in batch reactor through their mixing with the synthesized nZVI suspension nano-iron effused in it. The concentration of dissolved hexavalent chromium was determined by using 7196A method.
Appears in Collections:Τμήμα Επιστήμης των Υλικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Καραβασίλης Μιχαήλ_1057081.pdf3.42 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.