ساخت ابر جاذب‌های نانوکامپوزیتی برای تصفیه‌ پساب‌های رنگی

به گزارش جارپرس به نقل از ایرنا از ستاد ویژه توسعه نانو ریاست جمهوری،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.
دکتر محمدتقی وردینی محقق دانشگاه آزاد اسلامی تبریز گفت:در این کار تحقیقاتی سعی شده است ابرجاذب‌هایی نانوکامپوزیتی با پایه‌ طبیعی به‌منظور تصفیه‌ پساب‌های رنگی صنایع مختلف با کارایی بهتر تهیه شود.
وردینی 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 محیط‌ زیست از گزینه‌های مناسب در فرایند تصفیه‌ پساب‌های صنعتی هستند.
به گفته وی 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، خاطر نشان 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. همچنین با افزایش غلظت نانوذرات اکسید آهن در پلیمر طبیعی، میزان جذب رنگ افزایش می‌یابد.
حضور نانوذرات مغناطیسی موجب می‌شود این ابرجاذب‌ها پس از فرایند تصفیه به‌آسانی جداسازی شوند. طراحی ساده، هزینه‌ پایین، پاسخ سریع، قابلیت تجزیه‌ بیولوژیک، میزان و ظرفیت جذب بالا از مزایای دیگر این ابرجاذب نانوکامپوزیتی محسوب می‌شود.
وردینی 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 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، به‌وسیله‌ اسپکتروسکوپی مادون‌قرمز (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 مکانیسم‌های عملکردی نانوذرات در ابرجاذب مذکور، افزود: نانوذرات اکسید آهن (Fe3O4) موجود در ابرجاذب سنتز شده، در محلول‌های آبی به فرم هیدراته هستند و سطح این نانوذرات می‌تواند به‌وسیله‌ی 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+2 در می‌آیند. درصورتی‌که در شرایط قلیایی گروه‌های Fe-OH به‌صورت -Fe-O در می‌آید. 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.
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.