Σύνθεση και χαρακτηρισμός νανοσωματιδίων σιδήρου μηδενικού σθένους (nZVI) από φυτικά εκχυλίσματα

Title: Σύνθεση και χαρακτηρισμός νανοσωματιδίων σιδήρου μηδενικού σθένους (nZVI) από φυτικά εκχυλίσματα Authors: Καραβασίλης, Μιχαήλ 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.