تصفیه‌ پساب‌های رنگی با فناوری نانو توسط محققان کشور

محققان ایرانی در تحقیقات آزمایشگاهی خود موفق به ساخت ابر جاذب نانوکامپوزیتی شده‌اند که می‌تواند بازده فرایند تصفیه‌ آب و پساب صنعتی را افزایش دهد.

کد خبر: ۱۲۰۹۰۴۴

تاریخ: ۲۲ ارديبهشت ۱۳۹۵ - ۰۷:۳۵

به گزارش خبرگزاری دانا، محدود بودن منابع آب و گسترش روزافزون واحدهای صنعتی، افزایش تولید فاضلاب‌های صنعتی و آلوده شدن منابع آب، یکی از معضلات اجتماعی و اقتصادی محسوب می‌شود. فاضلاب حاصل از کارخانه‌ها و مراکز تولیدی همچون صنعت نساجی، کاغذسازی، داروسازی و صنعت چرم‌سازی به علت مصـرف انواع مواد شیمیایی و رنگی، روند تصفیه‌ فاضلاب را پیچیده می کنند.

ازاین‌رو، بهره‌گیری از روش‌های نوین در حذف مواد شیمیایی همچون رنگ از فاضلاب‌های نساجی و کارخانه‌های تولید رنگ از اهمیت ویژه‌ای در کشورهای درحال‌توسعه، برخوردار است.

به گفته‌ محمدتقی وردینی، محقق طرح، در این کار تحقیقاتی سعی شده است ابرجاذب‌هایی نانوکامپوزیتی با پایه‌ی طبیعی به‌منظور تصفیه‌ پساب‌های رنگی صنایع مختلف با کارایی بهتر تهیه شود.

وی با اشاره به بهره‌گیری از روش‌های دوست دار محیط‌ زیست در حذف آلاینده‌های رنگی در این تحقیق، افزود: ابر جاذب‌هایی پایه طبیعی از قبیل نشاسته، کیتوسان، کاراگینان و سلولز به دلیل زیست‌ تخریب پذیری و سازگاری با محیط‌زیست از گزینه‌های مناسب در فرایند تصفیه‌ پساب‌های صنعتی هستند.

وی افزود: ازاین‌رو، در این تحقیق، ابرجاذب‌هایی بر پایه‌ پلیمر طبیعی کاراگینان که از جلبک‌های دریایی قابل‌استخراج است، تهیه شده و عملکرد آن‌ها در حذف رنگ کاتیونی از پساب‌های کارخانه‌های رنگرزی مورد مطالعه قرار گرفته است.

محقق این طرح با بیان اینکه سرعت و ظرفیت جذب بالای ابرجاذب‌ها ناشی از حضور نانوذرات در روش مذکور است، عنوان کرد: نانوذرات مغناطیسی به دلیل اندازه‌ نانومتری و مساحت سطح به حجم بالای خود، توانایی بسیار خوبی در جذب مواد رنگ‌زای کاتیونی به ابرجاذب‌ها می‌بخشند؛ نتایج نشان می‌دهد که حضور نانوذرات اکسید آهن باعث افزایش سرعت جذب نیز می‌شود.

به گفته وی، همچنین با افزایش غلظت نانوذرات اکسید آهن در پلیمر طبیعی، میزان جذب رنگ افزایش می‌یابد.

وردینی با بیان اینکه حضور نانوذرات مغناطیسی موجب می‌شود این ابرجاذب‌ها پس از فرایند تصفیه به‌آسانی جداسازی شوند، اظهار داشت: طراحی ساده، هزینه‌ پایین، پاسخ سریع، قابلیت تجزیه‌ی بیولوژیک، میزان و ظرفیت جذب بالا از مزایای دیگر این ابرجاذب نانوکامپوزیتی محسوب می‌شود.

وی در خصوص مراحل ساخت و بررسی عملکرد ابر جاذب‌های نانوکامپوزیتی گفت: در ابتدا، با استفاده از روش پلیمریزاسیون رادیکالی مونومرهای آب‌دوست آکریلیک اسید در حضور شبکه ساز متیلن بیس آکریل آمید، ابرجاذب سنتزی حاصل شد؛ سپس جهت تهیه‌ی ابرجاذب نانوکامپوزیتی، از نانوذرات اکسید آهن مغناطیسی استفاده شد. 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.

وردینی ادامه داد: همچنین ساختار و خواص مغناطیسی هیدروژل نانوکامپوزیتی طراحی شده، به‌وسیله‌ اسپکتروسکوپی مادون‌قرمز (FT-IR)، پراش پرتو X (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و مغناطیس سنج ارتعاشی (VSM) مطالعه شد.

وی افزود: نانوذرات اکسید آهن (Fe۳O۴) موجود در ابرجاذب سنتز شده، در محلول‌های آبی به فرم هیدراته هستند و سطح این نانوذرات می‌تواند به‌وسیله‌ گروه‌های Fe-OHپوشش داده شود؛ « pH » محلول‌های آبی این گروه‌ها را تحت تأثیر قرار داده و در حقیقت گروه‌های Fe-OH در شرایط اسیدی به شکل FeOH+۲ در می‌آیند. درصورتی‌که در شرایط قلیایی گروه‌های Fe-OH به‌صورت -Fe-O در می‌آید.

به گفته وی، دافعه‌ای که بین این گروه‌های آنیونی در شرایط قلیایی، افزایش در میزان حذف رنگ کریستال ویولت در حضور مقادیر بالای نانوذرات اکسید آهن را منجر می‌شود.

وردینی عنوان کرد: استفاده از این جاذب‌ها نسبت به روش‌های رایج ارزان‌تر است. همچنین به دلیل سهولت در امر بهره‌برداری و عدم حساسیت نسبت به مواد سمی، می‌تواند به‌عنوان روشی مناسب در بهبود کیفیت فاضلاب صنایع شیمیایی و رنگ مورد استفاده قرار گیرد.

این طرح توسط 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.