ساخت ابر جاذب های نانوکامپوزیتی برای تصفیه پساب های رنگی

محققان دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز در تحقیقات آزمایشگاهی خود موفق به ساخت ابر جاذب نانوکامپوزیتی شده اند که می تواند بازده فرایند تصفیه آب و پساب صنعتی را افزایش دهد.

محدود بودن منابع آب و گسترش روزافزون واحدهای صنعتی، افزایش تولید فاضلاب های صنعتی و آلوده شدن منابع آب، یکی از معضلات اجتماعی و اقتصادی محسوب می شود.

فاضلاب حاصل از کارخانه ها و مراکز تولیدی همچون صنعت نساجی، کاغذسازی، داروسازی و صنعت چرم سازی به علت مصـرف انواع مواد شیمیایی و رنگی، روند تصفیه فاضلاب را پیچیده می کنند. ازاین رو، بهره گیری از روش های نوین در حذف مواد شیمیایی همچون رنگ از فاضلاب های نساجی و کارخانه های تولید رنگ از اهمیت ویژه ای در کشورهای درحال توسعه، برخوردار است.

دکتر محمدتقی وردینی محقق دانشگاه آزاد اسلامی تبریز گفت:در این کار تحقیقاتی سعی شده است ابرجاذب هایی نانوکامپوزیتی با پایه طبیعی به منظور تصفیه پساب های رنگی صنایع مختلف با کارایی بهتر تهیه شود.

وردینی با اشاره به بهره گیری از روش های دوست دار محیط زیست در حذف آلاینده های رنگی در این تحقیق، افزود: ابر جاذب هایی پایه طبیعی از قبیل نشاسته، کیتوسان، کاراگینان و سلولز به دلیل زیست تخریب پذیری و سازگاری با محیط زیست از گزینه های مناسب در فرایند تصفیه پساب های صنعتی هستند.

به گفته وی در این تحقیق، ابرجاذب هایی بر پایه پلیمر طبیعی کاراگینان که از جلبک های دریایی قابل استخراج است، تهیه شده و عملکرد آن ها در حذف رنگ کاتیونی از پساب های کارخانه های رنگرزی مورد مطالعه قرار گرفته است.

محقق این طرح با بیان اینکه سرعت و ظرفیت جذب بالای ابرجاذب ها ناشی از حضور نانوذرات در روش مذکور است، خاطر نشان کرد: نانوذرات مغناطیسی به دلیل اندازه نانومتری و مساحت سطح به حجم بالای خود، توانایی بسیار خوبی در جذب مواد رنگ زای کاتیونی به ابرجاذب ها می بخشند. نتایج نشان می دهد که حضور نانوذرات اکسید آهن باعث افزایش سرعت جذب نیز می شود. همچنین با افزایش غلظت نانوذرات اکسید آهن در پلیمر طبیعی، میزان جذب رنگ افزایش می یابد.

حضور نانوذرات مغناطیسی موجب می شود این ابرجاذب ها پس از فرایند تصفیه به آسانی جداسازی شوند. طراحی ساده، هزینه پایین، پاسخ سریع، قابلیت تجزیه بیولوژیک، میزان و ظرفیت جذب بالا از مزایای دیگر این ابرجاذب نانوکامپوزیتی محسوب می شود.

وردینی در خصوص مراحل ساخت و بررسی عملکرد ابر جاذب های نانوکامپوزیتی گفت: در ابتدا، با استفاده از روش پلیمریزاسیون رادیکالی مونومرهای آب دوست آکریلیک اسید در حضور شبکه ساز متیلن بیس آکریل آمید، ابرجاذب سنتزی حاصل شد. سپس جهت تهیه ابرجاذب نانوکامپوزیتی، از نانوذرات اکسید آهن مغناطیسی استفاده شد.

وی تصریح کرد: به این منظور، در حین پلیمریزاسیون، نانوذرات اکسید آهن را به محیط واکنش اضافه کرده و اثر آن بر خواص هیدروژل ابرجاذب نانوکامپوزیتی شامل میزان جذب آب درpH های متفاوت و توانایی در حذف رنگهای کاتیونی بررسی شد. همچنین ساختار و خواص مغناطیسی هیدروژل نانوکامپوزیتی طراحی شده، به وسیله اسپکتروسکوپی مادون قرمز (FT-IR)، پراش پرتو X (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و مغناطیس سنج ارتعاشی (VSM) مطالعه شد.

عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی تبریز با بیان مکانیسم های عملکردی نانوذرات در ابرجاذب مذکور، افزود: نانوذرات اکسید آهن (Fe3O4) موجود در ابرجاذب سنتز شده، در محلول های آبی به فرم هیدراته هستند و سطح این نانوذرات می تواند به وسیله ی گروه های Fe-OHپوشش داده شود. pHمحلول های آبی این گروه ها را تحت تأثیر قرار داده و در حقیقت گروه های Fe-OH در شرایط اسیدی به شکل FeOH+2 در می آیند. درصورتی که در شرایط قلیایی گروه های Fe-OH به صورت -Fe-O در می آید. دافعه ای که بین این گروه های آنیونی در شرایط قلیایی، افزایش در میزان حذف رنگ کریستال ویولت در حضور مقادیر بالای نانوذرات اکسید آهن را منجر می شود.

این طرح با همت دکتر محمدتقی وردینی- عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز- انجام شده است. نتایج این کار در مجله Carbohydrate Polymers (جلد ۱۳۶، سال ۲۰۱۶، صفحات ۷۷۲ تا ۷۸۱) به چاپ رسیده است.