Παρασκευή μεμβρανών οξειδίου του γραφενίου και μελέτη της διαχωριστικής τους ικανότητας

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως στόχο την παρασκευή μεμβρανών οξειδίου του γραφενίου και τη μελέτη της διαχωριστικής τους ικανότητας. Πιο ειδικά, ο στόχος ήταν αφενός να βελτιστοποιηθεί η διαδικασία οξείδωσης του γραφίτη και παρασκευής του οξειδίου του γραφενίου, καθώς και να παρασκευαστούν φίλτρα διήθησης αποτελούμενα από οξείδιο του γραφενίου και να μελετηθεί η διαχωριστική τους ικανότητα χρησιμοποιώντας ως πρότυπη ένωση τη χρωστική orange II. Για το σκοπό αυτό παρασκευάστηκαν διάφορα δείγματα οξειδίου του γραφίτη με οξείδωσή τους με υπερμαγγανικό κάλλιο. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στο λεπτομερή έλεγχο των πειραματικών συνθηκών οξείδωσης, καθώς αυτές επηρεάζουν αποφασιστικά τις ιδιότητες του τελικού προϊόντος. Στη συνέχεια παρασκευάστηκαν υδατικά αιωρήματα οξειδίου του γραφενίου με απολέπιση του οξειδίου του γραφίτη σε υδατικά διαλύματα υπό την επίδραση ακτινοβολίας υπερήχων. Στο επόμενο στάδιο της παρούσας εργασίας, παρασκευάστηκαν φίλτρα οξειδίου του γραφενίου με διήθηση υδατικών αιωρημάτων οξειδίου του γραφενίου υπό ελαττωμένη πίεση, χρησιμοποιώντας ως υποστρώματα φίλτρα αποτελούμενα από ίνες γυαλιού, καθώς και κεραμικά φίλτρα αποτελούμενα από οξείδιο του αργιλίου. Παρασκευάστηκαν διάφορα φίλτρα αποτελούμενα από διαφορατικά δείγματα οξειδίου του γραφενίου, καθώς και με διαφορετικές μάζες. Τέλος, τα φίλτρα οξειδίου του γραφενίου που παρασκευάστηκαν μελετήθηκαν ως προς τη διαχωριστική τους ικανότητα χρησιμοποιώντας ως πρότυπη ένωση τη χρωστική orange II. Η μελέτη της διαχωριστικής ικανότητας των φίλτρων έγινε σε συσκευή διήθησης υπό ελαττωμένη πίεση. Έγιναν πολλές και διαφορετικές δοκιμές και βρέθηκε ότι η διαχωριστική ικανότητα των φίλτρων εξαρτάται σε πολύ μεγάλο βαθμό τόσο από τη μάζα του φίλτρου όσο και από το βαθμό οξείδωσης του οξειδίου του γραφενίου. Σε κάποιες περιπτώσεις φίλτρων επιτεύχθηκε πολύ υψηλό ποσοστό αποχρωματισμού της χρωστικής, το οποίο υπερέβαινε το 95%. Βρέθηκε επίσης ότι η διαχωριστική ικανότητα των φίλτρων εμφανίζει εξαιρετική επαναληψιμότητα. Συνολικά, εξήχθησαν κάποια πρώτα πολύ σημαντικά συμπεράσματα σε ότι αφορά την παρασκευή των φίλτρων αυτών. Τα πρώτα αυτά αποτελέσματα είναι αρκετά υποσχόμενα και χρήζουν περαιτέρω μελέτης.