بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، جاذب هیدروژل زانتان- اکریل آمید-متیل پروپان-سولفونیک اسید-نانو رس مونت مورلونیت XG-g- - - Amps/MMT با استفاده از روش پلیمریزاسیون رادیکال آزاد سنتز شد. جذب فلز مس در دمای 25 درجه سانتیگراد، pH برابر با 5/3، غلظت اولیه مس برابر با 50 میلی گرم بر لیتر بصورت فرایند ناپیوسته انجام گرفت. میزان جذب فلز مس برابر با 23/28 میلی گرم به ازای هر گرم جاذب بدست آمد. دادههای بدست آمده با مدل همدمای تمکین تطابق خوبی نشان داد. فرآیند جذب مس توسط هیدروژل سنتز شده از مدل سینتیکی درجه دوم پیروی کرد. قابلیت جذب مس و ضریب توزیع برای هیدروژل مورد نظر به ترتیب %88/35 و 3/79 بدست آمد.
کلمات کلیدی: هیدروژل، زانتان ، تصفیه پساب، جذب مس، مدل همدما.
-1 مقدمه
امروزه بشر با دستیابی به علم و فناوریهای جدید، اگرچه ابزار بهتری برای زندگی خود فراهم نموده، لیکن از سوی دیگر باعث تخریب و به خطر انداختن محیط زندگی خود نیز شده است. یکی از آلودگیهای زیست محیطی که همواره بشر و دیگر موجودات زنده را تهدید میکند، آلودگی ناشی از عناصر سنگین در فاز مایع است. مقدار ناچیز عناصر، مخصوصاً فلزات سنگین، بعنوان یکی از اصلی ترین منابع آلودگی محیط زیست مطرح شده است . - sastre, 2002:59-72 - فلزات، برخلاف اکثر آلودگیهای سمی، به علت زیست تخریب پذیر نبودنشان میتوانند در زنجیره غذایی تجمع پیدا کنند و بنابراین اثرات زیان باری روی جوانب مختلف زندگی بشر دارند.
در بین این فلزات، از آنجا که مس بطور گسترده در صنایع رنگ، کاغذ و لوله، کود شیمیایی و آبکاری استفاده میشود، یک مشکل بزرگ برای محیط زیست محسوب میشود . - Anirudhan, 2009:52-59 - بنابراین روشهای حذف فلزات سنگین سمی از فاضلابهای آلوده از اهمیت خاصی برخوردار است. معمولترین روشهای حذف فلزات سنگین از فاضلابها، انعقاد و ترسیب ، جذب ، عملیات تبادل یون و همرسوبی / جذب است. فرایند جذب به علت انعطاف پذیری در طراحی و فرایند و تولید آب بدون آلودگی و مناسب برای استفاده مجدد، یکی از عمومیترین روشها است - . - Wang, 2009:970-977
با انتخاب جاذب مناسب، فرایند جذب میتواند روشی مطمئن برای حذف انواع خاصی از آلودگی ها باشد. جاذب های پلیمری به سبب داشتن خواصی همچون ساختار منحصر به فرد، قیمت مناسب، موجود بودن به شکل جاذبهای مختلف، سهولت استفاده، قابلیت استفاده مجدد و مقاومت شیمیایی و مکانیکی بالا، برای بازیابی و حذف کاتیونهای فلزی بسیار مناسب هستند - Duran, .2008:114-120 - ژلها شبکه های پلیمری هستند که خاصیت نگهداری حلال را در ساختمان خود دارند. آنها از نظر کشسانی، نرم و از لحاظ اسمزی بسیار فعال هستند.
ژلها دارای وزن مولکولی بینهایت و اتصالات عرضی هستند که این اتصالات عرضی باعث تشکیل یک شبکه سه بعدی غیر قابل حل در حلال میشود . - Ledbetter, 2006:325-328 - هیدروژلهای پلیمری قادر به دفع آب در شرایط متفاوت با مرحله جذب از نظر دما و pH هستند. اینگونه ژلها در حین جذب و یا دفع آب میتوانند با تبادل یونهای متحرک در داخل ساختار خود که در نتیجه هیدرولیز کومونومرهای یونی ایجاد میشود به مانند جداساز عمل کرده و نقش احیاء- کنندگی و برطرفکننده آلودگیهای یونی محیط زیست را نیز داشته باشند . - Pan, 2006:2938- 2946 -
خواص فیزیکی-شیمیایی
هیدروژل نه تنها وابسته به ساختار مولکولی پلیمری ژل و درجه عامل شبکه شونده است بلکه به محتوا و حالت حضور آب هم- وابسته است. حلال - آب - مجتمعشده در یک شبکه پلیمری سه بعدی از این جهت اهمیت دارد که از فروپاشی سیستم در یک جرم پلیمری فشرده جلوگیری میکند . - Lozinsky, 2003:445 - در میان انواع جاذبهای پلیمری مختلف امروزه پلیمرهای طبیعی بهبود یافته و بهبود نیافته به سبب قیمت پایین، دسترس پذیری آسان و طبیعت زیست تخریب پذیری مورد توجه قرار گرفتهاند . - Crini, 2008:399-447 -
بهرحال، پلیساکاریدهای بهبود یافته بعنوان جاذب، محدودیتهای مشخصی مثل حجم هیدرودینامیکی پایین، پایداری دمایی ضعیف و مساحت سطح پایین دارند و حل شدن این پلی ساکاریدهای طبیعی در آب کاربرد آنها را بعنوان جاذب محدود کرده است. به خاطر این محدودیتها، نانو کامپوزیتهای بر پایه پلی ساکارید بهبودیافته بطور گسترده برای حذف یونها و رنگهای سمی مورد استفاده قرار گرفته است . - Janaki, 2012:1437-1444 -
به خاطر همکاری قوی بین نانو-پرکننده های غیر آلی و ماتریکس پلیمر آلی، نانو کامپوزیتهای پیوندی تغییرات بسیار مهمی در خواص مکانیکی و دمایی و مساحت سطح و شعاع هیدرودینامیکی بالاتر در مقایسه با پلیمر آلی خالص از خود نشان میدهند Ngah . - Singh, 2009:955-966 - و همکاران در سال 2008 از دانه های Chitosan و Chitosan-alginate با نسبتهای 1:1 و 2:1 برای حذف مس استفاده کردند و بر اساس همدمای لانگمویر ماکزیمم ظرفیت جذب را به ترتیب 64/62 mg/g و 31/20 mg/g و 19/51 mg/g به دست آوردند.
نتایج آنها نشان داد که کاهش ظرفیت جذب Chitosan-alginate به دلیل افزایش اتصالات عرضی وکاهش تعداد گروههای آمین در دسترس برای جذب مس بود - Ngah, Wang .2008:62-72 - و همکاران در سال 2009 اثر افزایش میزان خاک رس بر مقدار جذب مس صورت گرفته توسط هیدروژل Chitosan-g-poly - acrylic acid - /attapulgite - CTS-g-PAA/APT - را مطالعه کرده و مقدار جذب ماکزیمم را برای CTS-g-PAA، CTS-g-PAA/10%APT، CTS-g-PPA/20%APT، CTS-g-PPA/30%APT و CTS-g-PAA/40%APT به این ترتیب 262/25 mg/g، 243/76 mg/g، 226/95 mg/g، 206/39 mg/g و 170/65 mg/g گزارش دادند.
نتایج آنها نشان داد که با افزایش مقدار خاک رس و به تبع آن افزایش اتصالات عرضی، مقدار جذب کاهش یافت. ژل ساخته شده آنها از مدل همدمای لانگمویر پیروی میکرد Dai . - Wang, 2009:970- 977 - و همکاران در سال 2010 جذب مس توسط دو هیدروژل Chitosan-glutardehyde و Chitosan/poly/ - acrylic acid - -glutardehyde را مورد بررسی قرار داده و مقدار جذب ماکزیمم را بر اساس همدمای لانگمویر، به ترتیب 66/27 mg/g و 120/27 mg/g گزارش دادند. افزایش میزان جذب به سبب اضافه شدن گروه کربوسیل موجود در پلی اکریلیک اسید است Milosavljevic . - Dai, 2010:240-249 - - .
