در این رساله نانولوله های تیتانیایی از طریق روش هیدروترمال سنتز شدند. این تحقیق شامل سه بخش عمده آزمایشهای اولیه برای سنتز نانولوله ها، بررسی پارامترهای موثر در سنتز هیدروترمال نانولوله ها به کمک طراحی پلاکت-بورمن، و بهینه سازی پارامترهای موثر در سنتز هیدروترمال نانولوله های تیتانیا با استفاده از طراحی مرکب مرکزی می باشد. جهت اندازه گیری سطح ویژه، توزیع اندازه حفرات و حجم حفرات از دستگاه asap و برای بررسی های فازی و ریزساختاری از دستگاه های xrd, tem و sem استفاده شد. ابتدا آزمایشهای اولیه جهت سنتز نانولوله ها و بررسی خواص آن انجام گرفت. بررسی ریزساختاری نشان داد، قطر خارجی نانولوله ها nm 10-8 و قطر داخلی آن ها حدود nm 5/3-2 است. ایزوترم جذب-دفع نانولوله ها از نوع iv و حلقه هیسترزیس نشان دهنده حضور حفرات با اندازه مزو nm50-2 است. به منظور بررسی پارامترهای موثر در سنتز نانولوله ها از روش طراحی آزمایش پلاکت- بورمن استفاده شد. نتایج نشان داد پارامترهایی که با احتمال بالای 95% بر روی سطح ویژه اثر می گذارند شامل فاکتور پرشوندگی، دمای هیدروترمال، سرعت هم زدن، سطح وی‍‍‍ژه ماده اولیه و زمان هیدروترمال هستند. به علاوه اثرات کلیه پارامترها بر روی حجم حفره ناچیز تشخیص داده شد. تصاویر tem نشان داد مقدار سطح ویژه بالا، متوسط و پایین نمونه های سنتز شده به ترتیب برای مورفولوژی های نانولوله، نانوسیم و نانوکره هستند. اثر اندرکنش بین شرایط هم زدن و اندازه ذرات تیتانیا بر روی مورفولوژی و ریزساختار نهایی بسیار تاثیرگذار است، به طوری که کریستالیزاسیون بر اساس شرایط جوانه زنی هموژن و هتروژن به ترتیب در مواد اولیه با اندازه ذرات کوچک (nm21) و بزرگ (nm150) منجر به تشکیل مورفولوژی نانوکره و نانولوله می شود. از طراحی مرکب مرکزی با استفاده از نرم افزار design expert 6.0.7 یک مدل ریاضی درجه دوم برای بهینه سازی شرایط در سنتز نانولوله ها به دست آمد. ماکزیمم سطح ویژه در شرایط بهینه m2/g 394 است. همچنین خواص و ریزساختار نمونه بهینه شده در دماهای کلسیناسیون c?700-300 بررسی شد. تغییر مورفولوژی نانولوله ها به نانومیله ها در دمای کلسیناسیون c? 700 روی می دهد.

در سال های اخیر آهن صفر ظرفیتی (zvi)، کاربرد زیادی در حذف آلاینده های آلی و غیر آلی، از منابع آلوده ی آبی داشته است. به دلیل سطح ویژ ه ی بالا و خصوصیات جذب و احیای zvi در ابعاد نانومتری، این مواد تمایل بسیاری جهت حذف یون های سمی محلول در آب از خود نشان می دهند. در این پایان نامه نانوذرات آهن صفر ظرفیتی زنجیر مانند (nzvi) با ابعاد تقریبی 100 نانومتر، بوسیله ی افزودن قطره ای محلول بوروهیدرید سدیم (nabh4) به محلول آبی آهن دوظرفیتی و در دمای محیط سنتز شد. مشاهده شد که نانوذرات تولید شده غالبا در حالت صفر ظرفیتی قرار دارند و بعد از گذشت چند ماه قرار گرفتن در محیط سر بسته کمی اکسید شده اند. برای جلوگیری از آگلومراسیون و افزایش قابلیت کاربرد آن در مصارف زیست محیطی، نانوذرات آهن بر روی ماده ی معدنی دیاتومیت (d-nzvi) پوشش داده شد که مشخصه یابی آن بوسیله دستگاه های xrd، sem/edax، tem و bet-n2 انجام گردید. از nzvi، d-nzvi و دیاتومیت خام به عنوان جاذب فلزات سنگین، جهت حذف یون های محلول در آب نیکل استفاده شد و پارامترهای ph، زمان تماس، مقدار جاذب اولیه و غلظت اولیه فلز مورد بررسی قرار گرفت. سینتیک واکنش ها بوسیله مدل های شبه مرتبه اول و دوم مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که داده های سینتیک کلیه جاذب ها با مدل شبه مرتبه دوم مطابقت بیشتری دارند. ایزوترم جذب هر سه جاذب بوسیله مدل های لانگمور و فرندلیچ جهت مشخص شدن خصوصیات فرآیند جذب و طی دامنه گسترده ای از غلظت ها (20 تا 500میلی گرم بر لیتر) بررسی شد که نتایج نشان داد که جاذب d-nzvi از ظرفیت جذب بالاتری برخوردار است. همچنین کلیه ی جاذب ها مطابقت بیشتری با مدل لانگمور از خود نشان دادند. به طور کلی در تمامی پارامترها، d-nzvi عملکرد بهتری از خود نشان داد، بهمین جهت برای بررسی تاثیر حضور فلز رقیب روی در فرآیند حذف، از جاذب d-nzvi استفاده شد و نسبت های مختلفی از فلز نیکل به روی(1/4، 1/1 و 4/1 ) با غلظت کلی ثابت (20 تا500 میلی گرم بر لیتر) به منظور شبیه سازی پساب معدنی، مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار فلز روی، حداکثر ظرفیت جذب، افزایش می یابد. کلمات کلیدی: نانوذرات آهن صفر ظرفیتی، دیاتومیت، جذب، نیکل، روی