بررسي بهبود خلوص آمونيم پركلرات از طريق حذف كلرات با استفاده از نانو ذرات دوفلزي آهن- نيكل

Investigation of Ammonium Perchlorate Purity Improvement via Chlorate Removal Using of Ni/Fe Bimetallic Nanoparticles

آمونيوم پركلرات به عنوان يك اكسيدكننده قوي، كاربرد بسيار زيادي در فرمولاسيون پيروتكنيك و پيشرانه دارد. بر اساس استاندارد نظامي برخورداري از خلوص بالا و عاري از ناخالصي‌هايي نظير كلرات كه مي‌توانند بر كارايي آن تاثيرگذار باشند، از اهميت بالايي برخوردار است. بنابراين، حذف ناخالصي‌ها در فرآيند توليد آمونيوم پركلرات بسيار مورد توجه خواهد بود. در اين مقاله، حذف كلرات از طريق فرآيند احيايي با استفاده از نانوذرات فلزي مورد تحقيق قرار گرفت. در اين كار، ابتدا نانو ذرات دوفلزي آهن – نيكل پايدار شده تهيه گرديد و به منظور مشخصه يابي آن‌ها، آناليزهاي FE-SEM، EDS و XRD انجام شد. نانو ذرات با اندازه ذرات حدود 50-20 نانو متر به دست آمد. نانو ذرات تهيه‌شده جهت حذف انتخابي كلرات در آمونيم پركلرات در محيط آبي به كار برده شد. فاكتور هاي اصلي كه فرآيند حذف را تحت تاثير قرار مي‌دهند، مانند pH، دماي واكنش، زمان انجام واكنش و مقدار نانو ذرات بررسي شد و مقادير بهينه آن‌ها نيز مشخص گرديد. در شرايط بهينه براي حذف 50 ميلي‌ليتر محلول حاوي كلرات و پركلرات با نسبت مولي 1 به 50، حذف 100 درصدي كلرات مشاهده گرديد. روش پيشنهادي براي حذف كلرات در محلول اشباع آمونيوم پركلرات كه در فرآيند توليد مورد استفاده قرار گرفته مي‌شود، نتايج رضايت بخشي را نشان داد.

Ammonium perchlorate is widely used as an oxidizer in the propellant formulation and pyrotechnics. According to military standard, having high purity and free of impurities, such as chlorate, is very important because it affects the performance of ammonium perchlorate. Thus, the removal of impurities in the production of ammonium perchlorate has been highly studied. Herein, the removal of chlorate was investigated via reductive process using metal nanoparticles. Firstly, stabilized Ni/Fe bimetallic nanoparticles (S-Ni/Fe NPs) were synthesized and the structure and size of the particles were determined by XRD, FE-SEM, and EDS. Nano particles were obtained with particle size of 20-50 nm. Prepared nanoparticles were used for the selective removal of chlorate in aqueous ammonium perchlorate. The main factors that affect the removal process such as pH, reaction temperature, reaction time and amount of nanoparticles were considered and the optimum values were determined. Under optimal conditions, chlorate in the presence of perchlorate, with 1.5 molar ratio, showed a removal of 100 percent, while the perchlorate had been removed to a very small amount. The proposed method for the removal of chlorate in a saturated solution of ammonium perchlorate, which is used in the production process, showed satisfactory results.