اثر نانوذره های منیزیم اکسید در ویژگی های حجمی و رئولوژیکی محلول های دارای پلی اتیلن گلیکول

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

چکیده

محلولهای همگنی از انحلال پلیمر پلی اتیلن گلیکول (PEG) با جرم مولکولی (g/mol) 2000 و 6000 (PEG2000 و PEG6000) درPEGبا جرم مولکولی (g/mol) 400 (PEG400) تهیه شد؛ ویژگی ­های رئولوژیکی و دانسیته این محلول­ ها اندازه ­گیری شد. نانوذره ­های منیزیم اکسید (MgO) با اعمال موج فراصوت درون محلول­های پلیمری تهیه شده پخش شد. با استفاده از طیف سنجی مرئی فرابنفش و اندازه گیری پتانسیل زتا، پایداری ایننانوسیال ها یا محلول های کلوئیدی بررسی شد. دستگاه تفرق نور پویا (DLS) برای اندازه گیری توزیع اندازه ذره ­های موجود در نانوسیال ها مورد استفاده قرار گرفت. دانسیته محلول های کلوئیدی مدنظر در دماهای گوناگون اندازه گیری شد و کمیت حجم مولی مازاد به منظور مشخص نمودن برهمکنش های درون نانوسیال محاسبه شد. داده های حجم مولی مازاد برای سامانه ­های دوجزئی توسط یک چندجمله ای و برای سامانه ­های سه جزئی توسط معادله سینگ و همکاران مورد برازش قرار گرفت. با اندازه ­گیری ویژگی­ های رئولوژیکی، رفتار جاری شدن محلول­ ها و ساختارهای تشکیل یافته درون محلول­ های کلوئیدی در دمای 15/298 کلوین مورد مطالعه قرار گرفت. معادله­ های پلاستیک بینگهام و هرشل بالکلی برای مدل­ سازی بستگی تنش برشی به سرعت برشی مورد استفاده قرار گرفت؛ معادله کاریویاسودای تصحیح شده در این کار پژوهشی برای مدل­ سازی بستگی گرانروی به سرعت برشی استفاده شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Tony J., Yiping H., Antibacterial Activities of Magnesium Oxide (MgO) Nanoparticles Against Foodborne PathogensJ. Nanopart Res., 13: 6877–6885 (2011).

[2] Mageshwari K., Mali S.S., Sathyamoorthy R., Patil P.S., Template-Free Synthesis of MgO Nanoparticles for Effective Photocatalytic ApplicationsPowder Technol., 249: 456–462 (2013).

[3] Mastuli M., Rusdi R., Maha, A.M., Saat N., Kamarulzaman N., Sol-Gel Synthesis of Highly Stable Nano Sized MgO from Magnesium Oxalate DihydrateAdv. Mat. Res., 545: 137-142 (2012).

[4] Tang Zh. X., Lv B.F., MgO Nanoparticles as Antibacterial Agent: Preparation and ActivityBrazilian,J. Chem. Eng., 31: 591 – 601(2014).

[5] Nalam P.C., Clasohm J.N., Mashaghi A., Spencer N.D., Macrotribological Studies of Poly (L-lysine)-graft-Poly (Ethylene Glycol) in Aqueous Glycerol Mixtures, Tribol. Lett., 37: 541–552 (2009).

[6] Hosseini M., Ghader S., A Model for Temperature and Particle Volume Fraction Effect on Nanofluid ViscosityJ. Mol. Liq., 153: 139-145 (2010).

[7] Esfe M.H., Saedodin S., Turbulent Forced Convection Heat Transfer and Thermophysical Properties of Mgo–Water Nanofluid with Consideration of Different Nanoparticles Diameter, an Empirical StudyJ. Therm. Anal.Calorim.119: 1205–1213 (2015).

[8] Esfe M. H., Afrand M., Karimipour A., Yan W.M., Sina N., An Experimental Study on Thermal Conductivity of MgO Nanoparticles Suspended in a Binary Mixture of Water and Ethylene GlycolInt. Commun. Heat Mass. Trans., 67: 173–175 (2015).

[9] Esfe M. H., Saedodin S., Mahmoodi M., Experimental Studies on the Convective Heat Transfer Performance and Thermophysical Properties of MgO–Water Nanofluid under Trbulent FlowExp. Therm. Fluid Sci., 52: 68-78 (2014).

[10] Esfe M. H., Abbasian-Arani A. A., Rezaie M., Yan W. M., Karimipour A., Experimental Determination of Thermal Conductivity and Dynamic Viscosity of Ag–MgO/Water Hybrid NanofluidInt. Commun. Heat Mass. Trans., 66: 189–195 (2015).

[11] Xie H., Li Y., Yu W., Intriguingly High Convective Heat Transfer Enhancement of Nanofluid Coolants in Laminar FlowsPhys. Lett. A, 374: 2566–2568 (2010).

[12] Menlik T., Sözen A., Gürü M., Öztaş S., Heat Transfer Enhancement Using MgO/Water Nanofluid in Heat PipeJ. Energy Inst. 88: 247-257 (2015).

[13] Zyła G., Grzywa J., Witek A., Cholewa M., Influence of Anisotropic Pressure on Viscosity and Electrorheology of Diethylene Glycol-Based MgAl2O4 NanofluidsNanoscale Res. Lett9: 170-183 (2014).

[14] Jafari A., Shahmohammadi A., Mousavi S. M., CFD Investigation of Gravitational Sedimentation Effect on Heat Transfer of a Nano-FerrofluidIran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 34: 87-96 (2015).

[15] Alphonse P., Bleta R., Soules R., Effect of PEG on Rheology and Stability of Nanocrystallinetitania HydrosolsJ. Colloid Interface Sci., 337: 81-87 (2009).

[16] Zhang H., Wu Q., Lin J., Chen J., Xu Z., Thermal Conductivity of Polyethylene Glycol Nanofluids Containing Carbon Coated Metal NanoparticlesJ. Appl. Phys., 108: 124304 (2010).

[17] Zafarani-Moattar M.T., Majdan-Cegincara R., Effect of Temperature on Volumetric and Transport Properties of Nanofluids Containing ZnO Nanoparticles Poly (ethylene glycol) and WaterJ. Chem. Thermodyn., 54: 55–67 (2012).

[18] Zafarani-Moattar M.T., Majdan-Cegincara R., Investigation on Stability and Rheological Poperties of Nanofluid of ZnO Nanoparticles Dispersed in Poly (ethylene glycol)Fluid Phase Equilib., 354: 102–108 (2013).

[19] Zafarani-Moattar M.T., Majdan-Cegincara R., Stability, Rheological, Magnetorheological and Volumetric Characterizations of Polymer Based Magnetic NanofluidsColloid. Polym. Sci., 291: 1977–1987(2013).

[20] Singh P.P., Nikam R.K., Sharma S.P., Aggarwal S., Molar Excess Volumes of Ternary Mixtures of NonelectrolytesFluid Phase Equilib., 18: 333–334 (1984).

[21] Reed J.S., “Principles of Ceramics Processing”, John Wiley & Sons, Inc., New York, USA (1995).

[22] Hu Z., Oskam G., Penn R. L., Pesika N., Searson P. C., The Influence of Anion on the Coarsening Knetics of ZnO NanoparticlesJ. Phys. Chem. B, 107: 3124-3130 (2003).

[23] Wong E. M., Hoertz P.G., Liang C.J., Shi B.M., Meyer G.J., Searson P.C., Influence of Organic Capping Ligands on the Growth Kinetics of ZnO NanoparticlesLangmuir, 17: 8362-8367 (2001).

[24] Wu S., Zhu D., Li X., Li H., Lei J., Thermal Energy Storage behavior of Al2O3–H2O NanofluidsThermochim. Acta, 483:73–77 (2009).

[25] Yu W., Xie H., Chen L., Li Y., Investigation of Thermal Conductivity and Viscosity of Ethylene Glycol Based ZnO NanofluidThermochim. Acta, 491: 92–96 (2009).

[26] Stephens R.E., Malitson Ir.H., Index of Refraction of Magnesium OxideJ. Res. National. Bureau Stand., 49: 249-252 (1952).

[27] Mutalik V., Manjeshwar L.S., Sairam M., Aminabhavi T.M., Thermodynamic Interactions in Binary Mixtures of Anisole with Ethanol, Propan-1-ol, Propan-2-ol, Butan-1-ol, Pentan-1-ol, and 3-methylbutan-1-ol at T = (298.15, 303.15, and 308.15) KJ. Chem. Thermodyn., 38: 1620-1628 (2006).

[28] Valtz A., Teodorescu M., Wichterle I., Richon D., Liquid Densities and Excess Molar Volumes for Water + Diethyleneglycolamine, and Water, Methanol, Ethanol, 1-propanol + triethylene glycol Binary Systems at Atmospheric Pressure and Temperatures in the Range of 283.15–363.15 KFluid Phase Equilib, 215: 129-142 (2004).

[29] Redlich O., Kister A.T., Algebraic Representation of Thermodynamic Properties and the Classification of Solutions, Ind. Eng. Chem., 40: 345–348 (1948).

[30] Ott J. B., Stouffer C. E., Cornett G. V., Woodfield B. F., Wirthlin R. C., Christensen J. J., Dieters J. A., Excess Enthalpies for (ethanol+ water) at 298.15 K and Pressures of 0.4, 5, 10, and 15 MPaJ. Chem. Thermodyn., 18:1-12 (1986).

[31] Bird R.B., Armstrong R.C., Hassager O., “Dynamics of Polymeric Liquids”, Vol 1, 2nd ed., John Wiley & Sons, Inc., New York (1987).