بررسی خواص نانو سوسپانسیون Tio2-P251

تقریباً در همه تحقیقات انجام شده تا کنون به بررسی تاثیر کاربرد درصد های مختلفی از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم در بتن یا ملات به منظور تخریب آلودگی های سطح (خود تمیز شوندگی) پرداخته اند و مواردی از قبیل کاربرد نانو سوسپانسیون، بررسی مقادیر مختلف نانو به جای درصد های مختلف و همچنین تاثیر توام مواد افزودنی پلیمری بهبود دهنده خواص ملات و نانو دی­اکسید­تیتانیوم مورد توجه قرار نگرفته است. بر این اساس از مقاومت فشاری و خمشی زیر ساختار و تخریب آلودگی های سطحی (خود تمیز شوندگی)، ۳ مخلوط از ملات که قبلا آزمایش شده بودند مورد مقایسه قرار گرفت اند.

هنگامی که نانو ذرات در محلول با جابجایی های محیطی پراکنده می­شوند، به دلیل جاذبه بسیار زیاد میان نانو ذرات، گاهی کلوخه میگردند و کلوخه های بزرگ گهگاه پایداری خود را در محیط از دست داده و رسوب گذاری در آن ها افزایش می یابد، اما در این میان کنترل پراکنده­ سازی نانو ذرات در محلول جهت بهره گیری از مزایای نانو ذرات بسیار حائز اهمیت است. تغییرات PH، مواد فعال کننده سطح (سور فکتانت) و استفاده از روش های اختلات ( امواج التراسونیک) جزء عمده ترین روش های ساخت نانو سوسپانسیون پایدار در مقیاس نانو می باشد.

تاکنون در اکثر تحقیقات انجام گرفته از نانو ذرات تیتانیوم به صورت پودری استفاده شده و در برخی مقالات علت کاهش مقاومت فشاری، خمشی یا سایشی را با افزایش درصد استفاده شده از نانو دی اکسید تیتانیوم را به علت عدم توزیع یکنواخت در ابعاد نانو می دانند.

از جمله رایج ترین مواردی که به عنوان نیم هادی دارای خاصیت فتو کاتالیستی مورد استفاده قرار میگیرد دی اکسید تیتانیوم میباشد و از مهم ترین عواملی که سبب کاربرد بیشتر این ماده نسبت به دیگر مواد دارای خاصیت فتو کاتالیستی شده می توان به موارد زیر اشاره نمود.

ویژگی های نوری و الکتریکی
فعالیت فتوکاتالیستی زیاد
ثبات شیمیایی و غیر سمی بودن
فراوانی و در دسترس بودن
عدم فرسایش و خورندگی در مقابل نور
نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم از جمله ذرات پرکاربرد است که در ۳ فاز آناتاز، روتایل و بروکیت وجود داند که دارای خواص بلوری متفاوت می باشند. سطوح حاوی Tio2 میتوانند خود را در اثر تابش نور خورشید تمیز نگه داشته و این خاصیت خود تمیز شوندگی در اثر جریان آب در سطح مثل بارندگی افزایش می یابد. این میزان تمیز شدن ناشی از خاصیت فوق آب دوست بودن سطوح Tio2 است. نانو پودر Tio2-P25 ترکیبی از ۷۰% فاز آناتاز و ۳۰% فاز روتایل می­باشد.

مواد و روش ها:

مواد مصرفی در آزمایشات مورد مقایسه که ساخت نانو سیال می باشد شامل: نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم Tio2 ، سورفکتانتM2p4، سورفکتانتLDAO3 ، سورفکتانت آمفوتری۳ و آب مقطر است.

دستگاه و ابزارهای مورد نیاز:
دستگاه های بکار رفته در آزمایشات شامل : دستگاه آلتراسونیک، PH متر و zetasizer3 میباشند.

انتخاب سورفکتانت (فعال کننده سطح):
انتخاب سورفکتانت امری بسیار مهم محسوب می­شود زیرا سورفکتانت مناسب در این تحقیق باید ضمن سازگاری با نانو ذره باشرایط بتن/ملات نیز سازگار باشد. اولین گام انتخاب سوفکتانت سازگار با Tio2 که با محیط بتن سازگار باشد همخوانی بارالکتریکی با نانو ذره در محیط های اسیدی و قلیای می باشدکه با توجه به نانو ذره انتخاب شده سورفکتانت کاتیونی و آمفوتری (دویونی) مناسب می باشد.

انتخاب روش مناسب برای تهیه نانو سیال Tio2:
برای ساخت نانو سوسپانسیون پایدار با توزیع و اندازه مناسب و همچنین سازگار با محیط قلیایی به روش دومرحله ای انجام گرفت. بر این اساس شاخص های ذیل در تولید نمونه ها از نانو سوسپانسیون Tio2 با هدف کاربرد آن در بتن /ملات مورد بررسی قرار گرفت اند.

تاثیرات PH
انتخاب نوع سور فکتانت
درصد استفاده از سورفکتانت
روش های همزدن اختلاط یا لرزاندن
نتیجه گیری و بحث:

بررسی تاثیرات PH:

نتایج حاصل مطالعات نشان داد یکی از خاصیت های بسیار جالب Tio2، معلق ماندن آن در محیط های قلیایی و اسیدی و ته نشین شدن آن در در شرایط خنثی می باشد. زیرا PH می تواند در کنترل اندازه و شکل کلوخ موثر باشد. همجنین مشاهده گردید نانو ذرات Tio2 بدون استفاده از سورفکتانت، در محیط های اسیدی بهتر پراکنده می شوند و در محیط های قلیایی به علت سنگین شدن نانو ذرات ها Tio2، امکان پایداری و توزیع ذرات به نحو ایدآل، دشوار می باشد، ولی در صورت استفاده از سور فکتانت، بسته به نوع و بار الکتریکی آن، امکان پراکنده سازی نانو ذرات Tio2 در PH های مختلف وجود دارد. بنابر این بهترین ناحیه برای جذب مناسب سورفکتانت بر روی نانوذرات Tio2 محدوده ۲-۲.۵ برای محیط اسیدی و ۹-۱۱ در محیط قلیایی می باشد. لذا آنچه در این مطالعه قابل اهمیت بود، افزایش قابلیت پراکنده سازی نانو ذرات Tio2 در محیط های قلیایی بود.

بررسی نوع و درصد استفاده سورفکتانت:

با توجه به مطالعات انجام شده مشخص گردید استفاده از سورفکتانت آمفوتری LDAO نتایج بهتری نشان داد ولی باتوجه به گران بودن سورفکتانت LDAO، استفاده از سوسپاسیون های بدون سورفکتانت با کنترل PH، مدت زمان التراسونیک و توالی اختلات در نانو سوسپانسیون Tio2 می توان به کاهش هزینه های تولید را کنترل داشت.

بررسی تاثیر مدت زمان و نحوه التراسونیک:

از پارامتر هایی که می تواند بر پایداری و توزیع اندازه ذرات در نانو سوسپانسیون ها موثر باشد، مدت زمان و بسامد و توان التراسونیک باشد بررسی مطالعات انجام گرفته نشان داد پرتو افکنی در دو زمان ۳۰ و ۱۰دقیقه، با توان ۵۰ و ۷۰ درصد به صورت پیوسته ، نتایج بسیار بهتری، نسبت به پرتوافکنی در یک زمان ۳۰ دقیقه با توان ۵۰ درصد و به صورت پالسی ۰.۵ داشته.

نویسنده : ژیلا کمالی پور (کارشناس ارشد مهندسی عمران)

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگو شرکت کنید؟
نظری بدهید!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *