بخشی از مقاله
چکیده
در این کار تحقیقاتی نانو کامپوزیت سلولز-زیرکونیوم اکسید به طور موفقیت آمیز تهیه گردید. در تهیه این نانو کامپوزیت از زیرکونیوم - IV - ترت بوتوکسید به عنوان منبع زیرکونیوم واز استئاریک اسید به عنوان کمپلکس کننده و سلولز استفاده شد. ساختار آن با روش های طیف سنجی مادون قرمز - - FT-IR و اندازه و مورفولوژی ذرات توسط پراش پرتو ایکس - - XRD و میکروسکوپ الکترونی روبشی - - SEM مورد بررسی قرار گرفت. نانو ذرات دی اکسید زیرکونیم با میانگین 50 نانومتر به صورت خالص و به صورت نانو کامپوزیت با زمینه سلولزی در اندازه های 31.9 nm تا 46.3 nm به دست آمد. برای بررسی فعالیت کاتالیستی نانو کامپوزیت تهیه شده از مالاشیت سبز به عنوان یکی از آلاینده های محیط زیست استفاده شد. اثر غلظت آلاینده، غلظت جاذب، زمان و pH مورد بررسی قرار گرفت و شرایط مناسب برای حذف آلاینده تعیین شد.
×کلمات کلیدی : نانو کامپوزیت - سلولز- زیرکونیوم اکسید - مالاشیت سبز - فعالیت کاتالیستی
-1× مقدمه
آب به عنوان حیاتی ترین سیال، بیش از سهچهارم سطح کره زمین را پوشانده است. امروزه منابع محدود آب شیرین قابل دسترس در معرض انواع آلودگیهای میکروبی و شیمیایی قرار گرفته وآلایندههای فراوانی از طریق فاضلابهای صنعتی و کودهای شیمیایی منابع حیاتی انسانها را بهطور جدی تهدید مینماید. آب سالم - آبی که عاری از مواد شیمیایی سمی و عوامل بیماری زا است - برای سلامتی انسان ضروری است. همچنین آب سالم یک ماده خام حیاتی در بسیاری از صنایع کلیدی از جمله الکترونیک، دارو و مواد غذایی محسوب می شود. جهان با چالش های زیادی در افزایش تقاضا برای آب سالم به عنوان منابع موجود آب شیرین روبرو است.[1-4] بسیاری از مسائل مربوط به کیفیت آب با استفاده از نانوذرات، نانوفیلتراسیون یا دیگر محصولات حاصل از فناوری نانو می تواند حل و یا بهبود بخشیده شود.
نوآوری در زمینه توسعه فن آوری های جدید برای شیرین نمودن آب از مهمترین این فناوری ها محسوب می شود. استفاده از نانوذرات خاص که در غشاءها و یا در ساختار فیلترها قرار دارند به صورت موثر، ارزان و به سرعت، آب آشامیدنی غیر قابل استفاده را که از انواع موسسات و کارخانجات بدست می آید، تصفیه می نماید.[5-7] نانومواد در مقایسه با مواد در ابعاد بزرگ دارای سطوح بسیار وسیع تری هستند. به علاوه این مواد قادر به بر هم کنش با گروه های شیمیایی مختلف به منظور افزایش میل ترکیبی آنها با ترکیبات ویژه می باشند. همچنین نانومواد می توانند به عنوان لیگندهای قابل بازیافت با ظرفیت و عملکرد انتخابی بسیار بالا برای یون های فلزی سمی به هسته های رایواکتیو، حلالهای آلی و معدنی به شمار آیند.جاذب ها به طور وسیعی به عنوان جداساز محیطی در خالص سازی آب و برای حذف آلاینده های آلی مانند مالاشیت سبز از آب آلوده استفاده می شوند.
مالاشیت سبز یک رنگ تری آریل متان است که بطور وسیع در صنعت نساجی برای رنگ آمیزی ابریشم، چرم، کتان، پشم و کنف استفاده می شود و نیز بطور وسیع بعنوان باکتری کش، قارچ کش، انگل کش در صنایع آبزی پروری استفاده می شود. خواص مالاشیت سبز حذف آن را از محلول های آبی سخت کرده و نیز برای عمده میکرو ارگانیسم ها سمی می باشد.[8-11] روشهای متفاوتی برای حذف این ماده از محلولهای آبی در دسترس است از جمله آنها می توان به جاذب هایی که ظرفیت جذب این ماده را دارند اشاره کرد 13]و.[12 آقای Vinod.G.K و همکارانش در سال2014 از جاذب نانو کامپوزیت پکتین زیرکونیوم - - IV سیلینو تنگستوفسفات - PC/ZSWP - که به روش سل-ژل تهیه کرده بودند، برای حذف متیلن آبی و مالاشیت سبز در شرایط متفاوت استفاده نمودند. درصد جذب این نانوکامپوزیت فتوکاتالیستی بر روی رنگهای متیلن آبی - MB - و مالاشیت سبز - MG - در مدت سه ساعت به ترتیب 89/21% و 79/27% در حضور نورمی باشد
که این مقدار بسیار بیشتر از میزان جذب این فتو کاتالیست در شرایط تاریکی است. آقایJing.w و همکارانش درسال 2014 از اشباع کربوکسی متیل سلولز سدیم با Zr - IV - یا CMC-Zr جاذبی مناسب جهت حذف یون فلوراید از محیط های آبی ساختند. آنها با تغییر pH، دما، غلظت فلوراید، دوز جاذب و مدت زمان تماس به حداکثر ظرفیت جذب این جاذب پی بردند. این فرایند خودبخودی و گرماگیر به خوبی با مدل ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ تطابق دارد. در این فرایند که از طریق تبادل بین یونهای سدیم جاذب و یونهای فلوراید اتفاق می افتد، CMC-Zr می تواند جاذبی مناسب برای حذف فلوراید از محلولهای آبی باشد .[14] آقای
Rifaqat.A.K.R در سال 2013 برای افزایش ظرفیت جاذب زیرکونیم اکسید جاذب نانو کامپوزیت زیرکونیوم اکسید - - - ZrO2 گرافن را مورد استفاده قرار داد و با راندمان بالا موفق به حذف -4کلرو فنول از محیط های آبی شد. با مطالعه اثر دما، غلظت، مدت زمان تماس و pH به خودبخودی بودن وگرمازا بودن واکنش پی برد و نشان داده شد که بیشترین جذب در pH =1 روی داد. در ادامه با استفاده از مخلوط - 40:60 - متانول وسدیم پرکلرات 0,1 مولار درصد حذف -4کلرو فنول را به بیش از %90 رساندند.[15] جنبه جدید و نوآوری بودن این تحقیق این است که برای اولین بار از نانو کامپوزیت سلولز /زیرکونیوم اکسید به عنوان جاذب در حذف آلاینده ها استفاده شده است. برای تهیه این نانوذرات از روش سل ژل به دلیل سهولت انجام کار و کنترل پذیر بودن شکل نانوذرات به دست آمده، استفاده شده است .
