Η παρούσα διπλωματική εργασία μελετά το φαινόμενο της προσρόφησης, χρησιμοποιώντας ως προσροφητή το γραφένιο, και συγκεκριμένα στην αναγμένη του μορφή (RGO). Ιδιαίτερη βαρύτητα δόθηκε στην σύνθεση του RGO και στην βελτίωση των διεργασιών στα επιμέρους στάδια. Οι ουσίες που μελετήθηκαν ήταν η Σιταλοπράμη, η Φλουοξετίνη και η Σερτραλίνη, οι οποίες ανήκουν στην κατηγορία των εκλεκτικών αγωνιστών υποδοχέων της σεροτονίνης.
Για το σκοπό αυτό παρασκευάσθηκαν διάφορα δείγματα αναγμένου οξειδίου του γραφενίου με αναγωγή με ασκορβικό οξύ ή κοινώς βιταμίνη C. Το οξείδιο του γραφενίου που χρησιμοποιήθηκε για την αναγωγή προέκυψε με απολέπιση του οξειδίου του γραφίτη υπό την επίδραση ακτινοβολίας υπερήχων. Το τελευταίο, με τη σειρά του, είχε παρασκευασθεί από την οξείδωση καθαρού γραφίτη με υπερμαγγανικό κάλλιο (KMnO4), σύμφωνα με τη μέθοδο του Hummers και Hoffeman. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν και πειράματα με ενεργό άνθρακα (Powdered Activated Carbon) για τη σύγκριση των αποτελεσμάτων με ένα εμπορικά διαθέσιμο και συμβατικό προσροφητή.
Τα πειράματα που διεξήχθησαν απέβλεπαν στην μέτρηση της συγκέντρωσης των ουσιών πριν και μετά την προσρόφηση, και την εφαρμογή των μοντέλων για την κινητική και ισόθερμη μελέτη ισορροπίας του φαινομένου στους 25°C.
Τα αποτελέσματα, τα οποία προέκυψαν, καταγράφονται και παρατίθενται στην εργασία και δείχνουν μια αρκετά ικανοποιητική απόδοση προσρόφησης του αναγμένου οξειδίου του γραφενίου, παρόμοια, αλλά ελαφρώς χαμηλότερη με αυτή του ενεργού άνθρακα. Πιο συγκεκριμένα, σύμφωνα με το μέσο όρο των επαναληπτικών πειραμάτων που έγιναν για την κινητική μελέτη, η τελική προσροφημένη μάζα ουσίας ανά γραμμάριο προσροφητή (qe) είναι για το RGO 209.6μmol/g, 128.8μmol/g, 89.2μmol/g για τις σερτραλίνη, φλουοξετίνη και σιταλοπράμη αντίστοιχα, και για τον ενεργό άνθρακα 253.3μmol/g, 163.6μmol/g, 113.6μmol/g. Όπως φαίνεται, η πιο αποτελεσματική προσρόφηση ήταν της σερτραλίνης, με πάνω από διπλάσια τιμή από αυτή της σιταλοπράμης, και στις δύο περιπτώσεις. Η ισορροπία επέρχεται σε 2-3 ώρες, και στις δυο περιπτώσεις. Επίσης, το κινητικό μοντέλο ψευδο-δεύτερης τάξης και το μοντέλο του Langmuir προσεγγίζουν ακριβέστατα τα πειραματικά δεδομένα.
(EL)
This particular dissertation examines the process of adsorption, using graphene, and specifically in the reduced form (RGO-Reduced Graphene Oxide). High importance was given to the synthesis of RGO and in the improvement of the individual processes. The substances that was examined was Sertraline, Fluoxetine and Citalopram, which belong to SSRI class, or selective serotonin reuptake inhibitors.
For this purpose, various samples of reduced graphene oxide were synthesized with reduction with ascorbic acid (or vitamin C) was examined. The graphene oxide, that was used for the reduction, occurred from the exfoliation of graphite oxide, which had prepared from the oxidation of pure graphite with potassium permanganate, according with Hummers’ and Hoffeman’ method. Also, was conducted experiments with powdered activated carbon for comparison against a conventional and commercially available adsorbent.
The experiments that took place, was aiming to the measurement of the concentration of the three substances before and after the adsorption, and to the application of various models for the kinetic and adsorption isotherms investigation.
The results, that are documented in this project, shows a very promising and satisfactory adsorption performance, similar with that of activated carbon, but only a bit less. More specifically, according with the average of the double experiments that was conducted for the kinetic research, the final adsorbed mass per gram of adsorbent (qe) is for RGO 209.6μmol/g, 128.8μmol/g, 89.2μmol/g for Sertraline, Fluoxetine, Citalopram respectively, and in the case of activated carbon is 253.3μmol/g, 163.6μmol/g, 113.6μmol/g. It seems that the most efficient was the adsorption of Sertraline, with over the double the adsorption of Citalopram, in both cases. The balance is getting achieved after 2-3 hours in both situations. Furthermore, the pseudo-second kinetic model and the Langmuir equation approach very accurately the experimental data.
(EN)
Πολυτεχνείο Κρήτης
