بخشی از مقاله
چکیده
انتشار یون های فلزی به محیط زیست و اثرات سوء آن بر سلامتی انسان و حیوانات یک چالش بزرگ است. در این پروژه نانوکامپوزیت کیتوزان/پلی رودانین با پلیمریزاسیون اکسیداسیونی شیمیایی درجای رودانین در محلول کیتوزان سنتز و از آن برای حذف یون های فلزی سنگین نیکل استفاده شده است. مورفولوژی سطحی نانوکامپوزیت حاصله با میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شده است.
نتایج حاصل از طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز وجود گروه های عاملی کیتوزان و پلی رودانین را ثابت کرده است. مطالعات آزمایش در pH و غلظت های متفاوت به صورت ناپیوسته صورت گرفته است. درpH=8 بیشترین میزان جذب مشاهده شده است. برای توصیف ایزوترم، مدل ایزوترم جذب لانگ مویر و فرندلیچ به کار گرفته شده است. ماکزیمم میزان جذب تعادلی بر اساس مدل ایزوترم لانگ مویر 52/91 mg/g بوده است.
-1 مقدمه
آب یکی از نیازهای ضروری برای حفظ و ادامه زندگی است. دسترسی قابل اطمینان به آب پاک و مقرون به صرفه یکی از اساسی ترین اهداف بشردوستانه و یک چالش بزرگ است. بسیاری از نهادهای آبی با توجه به گسترش جمعیت، شهرنشینی ناگهانی و سریع، پیشرفت صنعت و فناوری، استفاده از انرژی و تولید ضایعات از منابع خانگی و صنعتی آلوده شده اند. ماهیت آلودگی ها در پساب با توجه به منبع آلودگی مکان به مکان متفاوت است. آلودگی های رایج، فنول ها، رنگ ها، شوینده ها، حشره کش ها، آفت کش ها و فلزات سنگین هستند . - Mika et al, 26:2009 -
یون های فلزی یکی از مهم ترین دسته های آلودگی های آبی است، که از طریق هرم زنجیره غذایی موجب مسمومیت انسان می شود. مدیریت ناکارامد یون های فلزات سنگین در پساب منجر به خطرات دراز مدت به بشر و اکوسیستم خواهد شد - . - Wan Ngaha et al,1446: 2011 پساب های منتشر شده از صنایع آبکاری و الکترونیک شامل غلظت بالایی از یون نیکل هستند و باعث آلودگی آب می شوند. حضور یون نیکل بالاتر از غلظت بحرانی موجب اختلالات مزمن و حاد در سلامتی انسان می شود. بنابراین حذف یون های فلزی قبل از انتشار آن ها به محیط یک فرایند مهم در نظر گرفته می شود . - Borba et al,184: 2006 -
روش های متنوعی برای حذف یون های فلزی سنگین و آلودگی های آلی از پساب های صنعتی مانند ته نشینی شیمیایی، الکترودیالیز، تبادل یونی، فیلتراسیون غشایی و اسمز معکوس وجود دارد. این روش ها دارای معایبی مانند حذف غیرقابل پیش بینی یون های فلزی، تولید لجن سمی، نیاز به واکنش گر بالا، سطح بزرگ مایع و زمان دفع طولانی می باشند. همچنین این فرایندهاخصوصاً در کشورهای در حال توسعه از نظر اقتصادی موجه نیستند . - kumar et al, 1041:2009 -
تلاش های زیادی در زمینه استفاده از جاذب های مناسب مانند کربن فعال، کیتوزان، زئولیت، پلیمر، سیلیکای عامل دار شده و خاک رس صورت گرفته است . - Song et al, 505:2011 - در بین جاذب ها برای حذف یون های فلزی، پلیمرهای طبیعی به ویژه کیتوزان کاندیدای برجسته ای برای حذف یون های فلزی می باشند، زیرا غیر سمی، تجدیدپذیر، زیست تحریب پذیر و سازگار با محیط زیست هستند . - Cheng et al, 371:2012 -
کیتوزان یک پلیمر طبیعیاز پلی آمینوساکارید است و از دِاستیله شدن کیتین بدست می آید و شامل زنجیرهای بدون شاخه 4،-1 استوآمید--2دِاکسی-dگلوکز می باشد . - Wu et al, 798:2010 - ساختار کیتوزان در شکل - - 1 قابل مشاهده است. کیتوزان دارای پتانسیل بالایی برای جذب رنگ ها و یون های فلزی سنگین حتی در غلظت پایین است، که به علت وجود گروه های هیدروکسیل و آمین موجود در ساختار شیمیایی آن می باشد. همچنین به دلیل دارا بودن گروه های شلاته کننده آمین می تواند به صورت شیمیایی اصلاح شود - . - Crini et al,38:2005
ساختار کیتوزان
از آنجایی که کیتوزان نسبت به pH حساس است، با توجه به میزان pH می تواند به صورت ژل یا پراکنده باشد. برای بهبود عملکرد کیتوزان به عنوان یک جاذب، عوامل اتصال عرضی مانند فرمالدهید گلوتارالدهید، اپیکلروهیدرین، اتیلن گلیکول، اتر و ایزوسیانات ها مورد استفاده قرار گرفته اند. عوامل اتصال عرضی کیتوزان را در محیط اسیدی پایدار و غیر محلول نموده و خواص مکانیکی آن را تقویت می کنند. همچنین مواد مختلفی از جمله خاک رس، پلی اورتان، بنتونیت، پلی وینیل الکل و پلی وینیل کلرید برای تشکیل کامپوزیت های کیتوزان استفاده شده اند. کامپوزیت های کیتوزان باید ظرفیت جذب و مقاومت آن را نسبت به محیط اسیدی افزایش دهند . - Wan Ngah et al, 1446, 2011 -
ظهور مواد نانوکامپوزیت، تحول اساسی در خواص مکانیکی و حرارتی مواد ایجاد کردهاست. نانوکامپوزیتها در تکنولوژی کاربردهای فراونی دارند . - Jacobo Aphesteguy, 224:2004 - در بین نانوکامپوزیتها توجه زیادی به نانوکامپوزیتهای پلیمرهادی معطوف است و روند تحقیقات و صنعتی شدن این مواد در سطح جهانی قابل توجه میباشد . - Palacio ,8461: 2000 - پلی رودانین پلیمری رسانا و فعالیت های بیولوژیکی زیادی مانند ضد تشنج، ضد باکتری، ضد دیابتی، ضد ویروس، ضد میکروبی، ضد حساسیت و بازدارندگی دارد Kardas Solmaz , 3402:2007 - - ، به علاوه این پلیمر برای حذف یون های فلزی استفاده می شوند زیرا مولکول های رودانین گروه های عاملی اتصال فلزی مانند تیوآمید و آمید دارند . - Jang Kong, 2677:2008 - هم کیتوزان و هم پلی رودانین هر دو می توانند یون های فلزی را از محیط آبی حذف کنند. در اینجا با تهیه نانو کامپوزیتی از این دو ماده سعی شده است خواص جذبی و مقاومت کیتوزان بهبود داده شود.
-2 آزمایش
1-2 مواد و روش ها:
در این کار کیتوزان با درجه داستیله شدن 75-85%، رودانین - C3H3NOS2 - ، کلرید آهن - FeCl3 - ، استیک اسید - CH3COOH - استفاده شده اند. آب مقطر نیز در طول آزمایش استفاده شده است.
2-2 شکل شناسی:
مورفولوژی محصول نهایی با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - و ساختار مولکولی نانوکامپوزیت حاصله با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز - - FTIR بررسی شد.
3-2 سنتز نانوکامپوزیت کیتوزان/پلی رودانین
نانوکامپوزیت کیتوزان/پلی رودانین با پلیمریزاسیون درجای رودانین در محلول آبی کیتوزان حاصل شده است. کیتوزان
