بخشی از مقاله
چکیده:
فقدان دسترسی به آب تمیز و بهداشتی در کشورهای در حال توسعه استفاده از فن آوری های نوین به خصوص فناوری نانو را بیش از پیش مطرح می کند . در این تحقیق از جاذب نانومتری پلی تیوفن برای جداسازی یون های نیکل از محلول آبی استفاده شده است . پارامترهای متعددی بر روی میزان حداکثر جذب نیکل موثر بوده است . به منظور کاهش تعداد آزمایش ها از روش آماری تاگوچی در طراحی آزمایش ها استفاده شده است.
پلی تیوفن به روش شیمیایی سنتز و مورفولوژی آن توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - تعیین گردید . بر اساس نتایج ، شرایط بهینه برای حذف یون نیکل با حداکثر درصد جذب در PH=4 ، غلظت اولیه 50 میلی گرم درلیتر یون نیکل، زمان تماس 45 دقیقه ، میزان جاذب 0/2گرم ، سرعت همزن 500 دور بر دقیقه بوده است. نتایج حاصل از برازش مدل های ایزوترم جذب نشان داد که مدل لانگمویر داده ها را بهتر توصیف و فرایند جذب از مدل سینتیک شبه درجه دوم تبعیت کرده است.
مقدمه
آلودگی فلزات سنگین به سبب سمیت ، تجزیه مشکل و تجمع در بافت موجودات زنده توجه گسترده ای را کسب کرده است . بنابراین فاضلاب آلوده به فلزات سنگین نگرانی محیطی مهمی است - کین و همکاران . - 458:2012 غلظت زیاد نیکل باعث سرطان ریه ، بینی و استخوان می شود - بوجلبن و همکاران. - 376:2009 موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران مقدار مجاز نیکل را درآب آشامیدنی بسته بندی شده 0/02 میلی گرم بر لیتر - کمیسیون فنی و کشاورزی غذایی - 1992 و حداکثر مقدار مجاز نیکل موجود در آب آشامیدنی0/07 میلی گرم در لیتر اعلام کرده است.
در دهه های اخیر نانوتکنولوژی و به طورکلی نانومواد به طور ویژه اثر مهمی بر روی زمینه های مختلف تکنولوژی محیط زیست و مهندسی زیست داشته است - برند ناواک. - 2008 جذب سطحی توسط نانوذرات فلزی یک تکنولوژی سازگار با محیط زیست است که طی سالیان اخیر به عنوان عامل موثری برای ازبین بردن آلودگی های آلی و یون های فلزات سنگین از آب و فاضلاب مورد بررسی قرار گرفته است - شفائی و همکاران6:2007 ، حیدری و همکاران33:2010و خورشیدی و همکاران. - 125:2011 جذب سطحی انتقال انتخابی به سطح ، براساس طبیعت پیوندهای بین کاتیون جذب شده در سطح جاذب به جذب فیزیکی و شیمیایی طبقه بندی می شود.
در جذب سطحی فیزیکی ، پیوندها از نوع نیروهای ضعیف واندروالس هستند . در جذب شیمیایی ، پیوند شیمیایی ، نوآرایی واقعی دانسیته الکترونی بین جذب شده و جاذب تشکیل می شود - فاطمه هاشمی ، هوشنگ پرهام. - 1385 ذرات نانو به دلیل داشتن اندازه کوچک ، سطح مقطع زیاد ، شکل کریستالی و نظم شبکه ای منحصربه فرد و درنتیجه واکنش پذیری زیاد می توانند برای تصفیه و تبدیل آلاینده ها به مواد بی ضرر و کم ضررتر استفاده شوند. - صمدی و همکاران. - 27:2010
مواد
مونومر تیوفن ،کلریدآهن - - III و آب اکسیژنه که تمامی مواد ساخت شرکت مرک آلمان هستند .
دستگاه ها
برای تشخیص ساختار و اندازه ذره ها از دستگاه Scanning Electron Microscopic - SEM - مدلEM-3200 ساخت کارخانهKYKY استفاده شده است . همچنین از دستگاه های جذب اتمی مدل PERKIN-ELMER CROP 2380 ، همزن مغناطیسی مدل RO 10 POWER IKAMAG ساخت کشور آلمان ، دستگاه سانتریفیوژ مدل Z-36HK ، PH متر مدل HANNA211 و ترازو مدلOHAUS استفاده شده است .
روش ها
برای سنتز نانوذره های پلی تیوفن ،1 میلی لیتر مونومر تیوفن تازه تقطیر شده به 100 میلی لیتر محلول آبی حاوی 3 گرم کلرید آهن اضافه شده و سپس آب اکسیژنه به عنوان اکسیدان دوم اضافه گردیده است . بعد از 24 ساعت محصول سانتریفیوژ و برای جداسازی الیگومرها ناخالصی ها ، محلول چندین بار شستشو گردید . در نهایت پلیمر حاصل در دمای محیط به مدت یک هفته خشک شده است. تعیین نحوه انجام آزمایشات از طریق روش آماری Taguchi و همکاران و توسط نرم افزار MiniTab انجام شده است - تاگوچی و همکاران . - 1993 تاکنون مطالعات متعددی در زمینه بهینه سازی فرایندهای تصفیه زیستی به روش تاگوچی انجام شده است.
در تحقیقی که ایزن چات و همکاران بر روی تصفیه فاضلاب داشتند با استفاده از روش تاگوچی توانستند به روش ها و راهکارهای جدیدی در ارتباط با کنترل کیفی فاضلاب دست یابند - چات و همکاران . - 445:2008 محلول یون نیکل از انحلال نمک سولفات - NiSO4 .6 H2O - ساخت کارخانه مرک آلمان با آب مقطر تهیه گردیده است . آزمایشات به صورت ناپیوسته و با تغییر فاکتورهای : PH ، زمان تماس ، غلظت های اولیه نیکل ، سرعت همزن و مقدار جاذب انجام گرفته است . جدول 1 مقادیر هر یک از این عوامل و سطوح مرتبط با هر یک را نشان می دهد . با انجام هشت آزمایش ، مقادیر PH ، زمان تماس ، غلظت اولیه نیکل ، سرعت همزن و مقدار جاذب بهینه بدست آمده است.
