ساخت نوعی نانوجاذب برای حذف رنگزاها از پساب‌های نساجی

نانوجاذبی با قابلیت جذب بسیار بالا توسط محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر ساخته شد. بازیابی این جاذب در محیط‌های قلیایی امکان‌پذیر است. همچنین به دلیل سرعت بالای فرایند در صورت به کارگیری آن، می تواند در سیستم‌های پیوسته به کار رود. نتایج این تحقیقات مورد توجه صنایع نساجی، مواد غذایی، پتروشیمی و مواد فلزی قرار خواهد گرفت.

کد خبر: ۱۱۸۱۵۶۷

تاریخ: ۲۷ مرداد ۱۳۹۳ - ۱۲:۵۴

به گزارش گروه دانش خبرگزاری دانا (دانا خبر) آلاینده‌های رنگی، مهم‌ترین آلاینده‌های شناخته شده در جهان هستند که علاوه بر آلوده کردن آب دریاها و اقیانوس‌ها، با جلوگیری از تابش نور خورشید به اعماق دریا، فرایند فوتوسنتز را مختل کرده و موجب مرگ آبزیان می‌شوند. علاوه بر این رنگزاهای مصنوعی، سمی و سرطان‌زا هستند. بنابراین معرفی سیستمی که بتواند این مواد را جذب کند، به عنوان یک فرایند ساده و اقتصادی در حذف این آلاینده‌ها ضروری است. در این تحقیق تلاش شده است با معرفی یک ماده فوق جاذب و قابل بازیافت، برای رفع این مشکل تلاش شود.

به گفته باقر حیاتی، دانشجوی دکترای مهندسی محیط زیست، نانوجاذب تولید شده که از جنس دندریمر پلی پروپیلن ایمین است، از قدرت جذب تقریباً هزار برابری در مقایسه با جاذب‌های معمولی برخوردار است. با توجه به امکان بازیابی این نانوجاذب در محیط قلیایی، می‌توان از آن برای رفع آلاینده‌های مختلف استفاده کرد. با توجه به ویژگی‌های ذکر شده، استفاده از این نانوجاذب باعث کاهش چشمگیر هزینه‌ها خواهد ‌شد.

طبق گزارش موجود، اندازه مولکولی دندریمر پلی پروپیلن ایمین حدود 5 نانومتر است که خود، سطح مخصوص بسیار بالایی را به پژوهشگران نوید می‌دهد. در نتیجه جذب 33 گرم آلاینده توسط تنها یک گرم نانودندریمر و جذب هزار برابری آن نسبت به جاذب‌های معمول امری بدیهی است. این پدیده به واسطه سطح مخصوص بسیار بالای این نانو پلیمر پرشاخه و همچنین وجود نانو‌حفره‌ها در ساختار آن صورت می‌گیرد.

حیاتی در ادامه افزود: «با توجه به قابلیت‌های خاص نانوجاذب تولید شده، به عنوان ماده‌ای ضد میکروب و همچنین برای حذف آلاینده‌های فلزات سنگین موجود در آب نیز قابل کاربرد است. در ادامه این کار، طرح‌هایی در این زمینه در حال انجام است که نتایج خوبی هم حاصل شده است.»

در این تحقیق، حذف رنگزاها از پساب‌های نساجی با استفاده از دندریمر پلی پروپیلن ایمین (PPI) مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور رنگزاهای مستقیم قرمز 80(DR80) و اسیدی سبز 25 (AG25) به عنوان ترکیبات مدل انتخاب شدند. سپس غلظت‌های مختلف از آلاینده‌های رنگی تهیه شده و میزان رنگبری آن توسط آزمون طیف‌سنجی اندازه‌گیری و محاسبه شده است. تاثیر عوامل مؤثر بر فرایند رنگبری مانند غلظت دندریمر، غلظت رنگزا، pH ، دما و نمک‌های معدنی بررسی شد. همچنین برای بررسی نوع پیوند جاذب، از لحاظ فیزیکی و شیمیایی بودن واکنش با رنگزا، پدیده واجذب مطالعه شده است. در پایان جهت بررسی سرعت فرایند و بالاترین میزان جذب آلاینده‌ی رنگی، از مدل‌های ایزوترمی و سینتیکی مختلف استفاده گردید. همچنین گروه‌های عاملی و اندازه مولکولی دندریمر مورد نظر نیز با روش‌های FTIR و DLS مورد ارزیابی قرار گرفت.

به گفته حیاتی، جذب 33 گرم آلاینده توسط 1 گرم جاذب پلیمری نانوساختار در مدت زمان کمتر از 2 دقیقه صورت می‌گیرد. از طرفی، پارامترهای ترمودینامیکی نیز حاکی از فرایندی خود به خودی و گرما‌گیر است. بررسی انرژی فعالیت فرایند نیز ثابت کرده است که این فرایند کاملاً فیزیکی است.

این کار تحقیقاتی حاصل همکاری باقر حیاتی، دکتر مختار آرامی- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیر کبیر، دکتر افشین ملکی- عضو هیأت علمی دانشگاه علوم پزشکی کردستان و المیرا پژوتن دکترای مهندسی شیمی نساجی است که در مجله‌ی Desalination and Water Treatment (جلد 52، شماره 1، ماه جولای، سال 2014، صفحات 1 تا 10) منتشر شده است.