مقاله استفاده از نانورس به عنوان جاذب مواد آلی

بخشی از مقاله

استفاده از نانورس به عنوان جاذب مواد آلی
۱. مقدمه و سابقه علمی
آلودگی محیط زیست به مواد آلی آسیبهایک شدید یک را به دنبال داشته و پاکسازی و حذف این مواد یکی از دغدغه های جدی متخصصان این حوزہ می باشد. تاکنون روش ها و مواد مختلفی برای جذب مواد آلی بکار گرفته شده است که از آن میان استفاده از کربن فعال بواسطه مساحت سطح و خصوصیات سطحی، از موفقیت بسیار بالائی برخوردار بوده است. از مشکلات همراه با سیستم کربن فعال می توان به کاهش سریع کارائی آن بواسطه غیرفعال شدن حفرات آن در اثر پوششں لایه ای از مادہ آلی و نیاز به بازیابی مجدد و قیمت بالای آن اشارہ کرد۔ امروزہ بارشد نانوفناوری و معرفی نانو جاذب های مختلف مشخص گشته که از جاذب های با کارایی بالا و در عین حال ارزانتر و در دسترسی تر می توان در جذب مواد آلی و حذف این دسته از آلاینده ها از محیط های زیست آبی و خاکی استفاده نمود[۱]. از رایج ترین نانوذرات استفاده شده در جذب مواد آلی در سال ھای اخیر می توان با نانورسں وآلی رس (نانورس آلی دوست شدہ) اشارہ کرد که بر پایه کانی رسمی بنام مونت موریلونیت (MMT) می باشد. نانورس به شدت آبدوست بوده و از اینرو تمایل جذبی کمی به اکثر مواد آلی غیریونی و آبگریز دارد. این خاصیت آبدوستای رسها می تواند به آبگریزک تغییر یابد. این تغییر زمانی رخ می دهد که کاتیون های غیرآلی تبادلی رس توسط کاتیون های آمونیم چهارظرفیتی جایگزین شوند. به علاوه این عملی شدیدا فاصله بین لایه ای رس را افزایش می دهد که ظرفیت ماده جهت حذف آلودگیهای آلی را افزایش می دهد [۳، ۲]. از طرفی استفاده از آلی رسها یکی از اقتصادی ترین روشها برای پاکسازی آلودگی ها ی آب می باشد به طوریکه ۵۰% هزینه های ک پاکسازی را کاهش می دهد.[۶]. در سالهای اخیر مطالعات متعددی در رابطه با قابلیت آلی رسها در حذف مواد آلی از آب انجام گرفته است [1، ه]. نتایج حاصل نشان می دهد که کارایی آلی رسها در حذف مقدار زیاد این مواد از آب حدود 7 برابر از کربن فعال بیشتر بوده است
2-هدف اصلی
تهیه نانوذرات رسمی از منابع بنتونیت داخلی و بکارگیری آنها در جذب مواد آلی از محیطهای آبی بمنظور دستیابی به روشی ارزان، عملیاتی و با کارائی بالا با استفاده از نانوتکنولوژی و همچنین بررسی عوامل تاثیر گذار در میزان جذب، هدف تحقیقی حاضر میباشد.
۳- مواد و روشها
1-3-مواد
خاک رس بنتونیت مورد نیاز این تحقیقی جهت تولید نانورس از شرکت باریت فلات ایران خریداری شده است. این محصول بصورت پودر و در مش ۳۳۵ مورد استفاده قرار گرفته است.
سطح فعال مورد استفاده در تحقیق حاضر برای سنتز آلی رس، هگزادسیل تری متیل آمونیم برماید (HDTMA) با خلوص ۹۹ محصول شرکت مرک (MerCK) می باشد. هیدروکربنهای مورداستفادہ در این تحقیق، تولوئن (محصول شرکت مرک)، نفت سفید و بنزین می باشند۔
٣-٢- تهیه نانورس و آلی رس
نانورس استفادہ شدہ در این تحقیقی به روش خالص سازی هیدرو سیکلونی مبتنی بر رسوب۔ دهی های متوالی از خاک رس بنتونیتی، بر طبق روش بازگیر و همکاران [۸] تهیه شد. در نهایت نمونه ها پس از خشک شدن، آسیاب شده و در مش۲۰۰ براک انجام فرایند اصلاح مورد استفاده قرار گرفتند.
آلی دوست نمودن رسں به شرح زیر انجام گرفت. مونت موریلونیت در آب دیونیزہ پراکندہ شدہ و توسط همزن مکانیکی همزده شد. محلولی از سطح فعال، حاوی مقادیر مختلفی تا ۲ برابر ظرفیت تبادل کاتیونی رس، به تدریج به سوسپانسیون رسمی اضافه گشته و همزدن این مخلوط به مدت ۱ ساعت در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد ادامه یافت. نمونه ها پس از سه بار شستشوی متوالی، خشک و در مشی ۲۰۰ آسیاب شدند.ویژگیهای نمونه های آلی رس حاصل با تکنیک های FTIR ، XRD و CHN مورد بررسی قرار گرفت.
۳-۳- آزمایشات جذب
در مرحله بعد فرایند جذب مواد آلی از قبیل نفت سفید، بنزین و تولوئن روی مقادیر متفاوتی از نمونه های تهیه شده در سامانه طراحی شده به همهمین منظور بررسی میزان جذب ماده آلی جذب شده پس از جداسازی برحسب g/g جاذب اندازه گیری شد.
در آزمونی دیگر جهت تعیین نمونه آلی رسی بهینه در جذب مواد آلی و اثر مقدار اصلاح کننده همراه آن، جذب نفت سفید روی4 نمونه آلی رس تهیه شده با مقادیر متفاوتی از سطح فعال انجام شد. همچنین جهت بررسی اثر زمان جذب روی مقدار ماده آلی جذب شده، آزمایشات جذب در بازه های زمانی متفاوت، از ۳۰ ثانیه تا ۶۸ ساعت مورد بررسی قرار گرفته و مقدار ماده آلی جذب شده به ازاء گرم آلی رس محاسبه شد.
2. نتایج