نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

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

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
مهسا غضنفر اقدم
رقیه مجدان سقین سرا
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
نانوسیال
نانوذره های منیزیم اکسید
پلی اتیلن گلیکول
ویژگی های رئولوژیکی
ویژگی های حجمی

موضوعات

[1] Tony J., Yiping H., Antibacterial Activities of Magnesium Oxide (MgO) Nanoparticles Against Foodborne Pathogens, J. 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 Applications, Powder 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 Dihydrate, Adv. Mat. Res., 545: 137-142 (2012).
[4] Tang Zh. X., Lv B.F., MgO Nanoparticles as Antibacterial Agent: Preparation and Activity, Brazilian,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 Viscosity, J. 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 Study, J. 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 Glycol, Int. 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 Flow, Exp. 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 Nanofluid, Int. 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 Flows, Phys. Lett. A, 374: 2566–2568 (2010).
[12] Menlik T., Sözen A., Gürü M., Öztaş S., Heat Transfer Enhancement Using MgO/Water Nanofluid in Heat Pipe, J. 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 Nanofluids, Nanoscale Res. Lett. 9: 170-183 (2014).
[14] Jafari A., Shahmohammadi A., Mousavi S. M., CFD Investigation of Gravitational Sedimentation Effect on Heat Transfer of a Nano-Ferrofluid, Iran. 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 Hydrosols, J. 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 Nanoparticles, J. 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 Water, J. 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 Nanofluids, Colloid. 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 Nonelectrolytes, Fluid 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 Nanoparticles, J. 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 Nanoparticles, Langmuir, 17: 8362-8367 (2001).
[24] Wu S., Zhu D., Li X., Li H., Lei J., Thermal Energy Storage behavior of Al2O3–H2O Nanofluids, Thermochim. 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 Nanofluid, Thermochim. Acta, 491: 92–96 (2009).
[26] Stephens R.E., Malitson Ir.H., Index of Refraction of Magnesium Oxide, J. 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) K, J. 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 K, Fluid 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 MPa, J. 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).