بخشی از مقاله
چکیده: در پروژهی حاضر، ساخت و بررسی غشای پلی اتر سولفون که با هالوسیت / پلی آنیلین برای حذف آفت کش متوکسی فنوزاید اصلاح شده است مورد بررسی قرار گرفته است. آنالیزهای متعددی از قبیل SEM برای تشخیص مورفولوژی و بررسی تخلخل غشای پلی اتر سولفون اصلاح شده با 0/5، 1و 2/5 درصد هالوسیت / پلی آنیلین انجام شده است. تصاویری که از میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - بدست آمده، نشان میدهد که مورفولوژی غشای فیلتراسیون که اصلاح شده با هالوسیت / پلی آنیلین به حالت نانو تبدیل شده است. همچنین عملکرد غشای پلی اتر سولفون که با هالوسیت / پلی آنیلین بمنظور حذف آفت کش متوکسی فنوزاید بررسی شده اند، نتایج نشان میدهد که غشای نانو فیلتراسیون که با 1درصد هالوسیت / پلی آنیلین اصلاح شده اند در مقابسه با غشای فاقد آن کارایی حذف را تا 92درصد افزایش داده است.
مقدمه
هالوسیت کاربردهای فراوانی در آزادسازی مواد بهصورت کنترلشده، نانو راکتورها، نانو تمپلتها و جذب آلایندهها دارد. با توجه به اینکه هالوسیت ساختار نانولولهای دارد انتظار میرود قادر به جذب مواد بخصوصی باشد. اخراًی کاربردهای هالوسیت در جذب آلایندهها و دیگر مواد بهطور وسیعی موردبررسی قرارگرفته است. بهعنوانمثال جذب آبی متیلن و یا سبز مالاشیت بهطور وسیعی بهوسیله نانولولههای هالوسیت بررسیشده است.
نانو کامپوزیت پلی آنیلین/هالوسیت به دلیل رسانای الکتریکی بالا، پایداری محیطی خوب، تهیه آسان و کاربردهای بسیار متنوع از مهمترین نانو کامپوزیت پلیمری محسوب میشود. نانو کامپوزیتهای حاوی هالوسیت باقابلیت رسانایی الکتریکی میتواند موضوعی جدید با پتانسیل مختلف در زمینههای کاربردی ازجمله حذف آلایندههای مختلف باشد .[3-1] آفتکشها ترکیبات سنتزی یا طبیعی هستند که برای کنترل یا از بین بردن آفات مورداستفاده قرار میگیرند آفتکشها همیشه مستقماًی باعث مرگ آفات نمیشوند بلکه ممکن است وسیلهای برای کشتن آفات باشند - فرمون - یا آفت را پراکنده کنند و باعث کاهش جمعیت آنها در منطقه موردنظر باشند.
بسیاری از محصولات غذایی پس از شسته شدن حاوی باقیمانده آفتکش میباشند که وارد چرخهی آبوخاک می-شود و سبب کاهش کیفیت آنها میشود با توجه به خطرات و سمیت متوکسی فنوزاید برای سلامت انسان، باقیماندههای آن در میوهها و سبزیها میتواند بهعنوان خطری برای انسان مطرح و باعث بیماریها خاص شود، لذا شناسایی و تعیین مقدار آفتکشها مانند متوکسی فنوزاید که در اثر سمپاشی میوهها و سبزیها مصرف میشود، حائز اهمیت میباشد. بنابراین ارائه روشهایی که بتوان این عوامل آلاینده را از محیط حذف کرد حائز اهمیت میباشد.>4@
بخش تجربی
سنتز نانو ذرات هالوسیت پلی آنیلین HNT-PAN- - - 10 ابتدا مقدار 10 میلیلیتر - - 0/1 mol از آنیلین تقطیرشده را با 350 میلیلیتر از اسید هیدروکلریک 1 مولار مخلوط کرده و به کمک همزن مغناطیسی به مدت 10 دقیقه هم میزنیم در مرحلهی بعدی، هالوسیت را با الک 100 میکرون یکنواخت کرده و به مقدار 500mg وزن میکنیم و به محلول تهیهشده اضافه میکنیم با همزن مغناطیسی به مدت 10 دقیقه هم میزنیم و سپس به مدت 30 دقیقه محلول را در حمام التراسونیک و حمام یخ قرار میدهیم تا دمای آن تقریباً به 0-5 درجه سانتیگراد برسد.
در مرحله بعد مقدار 25 g گرم آمونیوم پر سولفات - 0/1mol - را در150 میلیلیتر آب مقطر حل میکنیم و در حمام یخ قرار میدهیم تا دمای آن نیز به محدوده 0- 5 درجه سانتیگراد برسد، محلول آمونیوم پر سولفات را کمکم و در مدت 30 دقیقه به محلول اصلی که با همزن مغناطیسی هم زده میشود اضافه میکنیم تا واکنش پلیمریزاسیون انجام گیرد. سپس به مدت 24 ساعت محلول هم زده میشود تا واکنش بهطور کامل انجام گیرد و سپس محلول را با قیف بوخنر صاف میکنیم و بهوسیله آب شستشو میدهیم، شستشو را تا جایی انجام میدهیم که pH محلول زیر صافی تقریباً به pH آب مقطر برسد. نهایتاً محصول را در آون خشک کرده وزن میکنیم، وزن خالص محصول بهدستآمده 15/819 g بوده و رنگ ظاهری محصول سیاه میباشد .[5]
طبق جدول 1 ابتدا درصدهای مختلفی از نانو ذرات را در حلال دی متیل استامید حل میکنیم سپس دردستگاه امواج فراصوت قرار داده و زمانی که نانو ذرات بهخوبی در حلال موردنظر پراکنده شدند محلول را روی دستگاه همزن قرار می-دهیم تا مخلوط گردد سپس پلی اتر سولفون و PVP را به محلول ریختهگری اضافه میکنیم بعد از گذشت 24 ساعت سپس به مدت 15 ساعت در حالت ساکن نگهداشته می شود تا حبابها از بین برود، بعد از گذشت این زمان محلول بر روی شیشه کاملاً صاف و تمیز با استفاده از تیغه ثابتشده در ضخامت 150میکرومتر کشیده میشود. سپس شیشه بهسرعت وارد حمام آب شده تا غشای نامتقارن متخلخل تشکیل گردد.
نتایج و بحث
همانطور که در تصاویر شکل1 دیده میشود، همه غشاهای ساختهشده، دارای ساختار غشایی قابل قبولی میباشند. نوعی از ساختار غیرمتقارن، شامل لایه بالایی فشرده و متراکم و لایه زیرین حفرهدار با ساختار انگشت مانندمشاهده میشود. در تصاویر گرفتهشده، غشای پلی اتر سولفون خالص ساختار نسبتاً اسفنجی - تخلخل کمتر - با لایه بالایی ضخیم دارد. متراکم و ضخیم بودن لایه بالایی، بیانگر تأخیر در دوفازی شدن محلول پلیمری در مرحله تشکیل غشا میباشد.
تغییر در لایه بالایی با اضافه شدن نانو ذرات هالوسیت/ پلی آنیلین در تصاویر نمایان است. این لایه در غشاهای نانو کامپوزیت، نازک و حفرهدار میباشد. در این غشاها، لایه پایینی نیز ساختار حفرهدار با حفره-های بزرگ - - MV و مقداری نانو ذرات محبوس شده در داخل حفرهها دارد. با توجه به تصاویر SEM مقطع عرضی غشا، اضافه نمودن نانو ذرات بهطور چشمگیری سبب افزایش تخلخل توده غشا نسبت به غشای پلی اتر سولفون خالص میشود؛
ارزیابی عملکرد غشاها در شار آب خالص
شکل-2نتایج آزمایش شار آب خالص غشاهای نانو کامپوزیت هالوسیت / پلی آنیلین را نشان میدهد. غشای دارای % 1 وزنی بالاترین شار آب خالص به خود اختصاص داده است. بالاتر بودن شار آب خالص با بررسی خواص سطحی و برتری آبدوستی غشا قابل توجیه میباشد. بنابراین، تأثیر بهتر ساختار هالوسیت/ پلی آنیلین برافزایش آبدوستی سطح و به طبع شار خروجی غشا کاملاً مشخص است. همهی غشاهای اصلاحشده با نانو ذرات نسبت به پلی اتر سولفون خالصFRR بالاتری دارند که بهطور خاص برای %1 وزنی هالوسیت/ پلی آنیلین بیشترین مقدار می باشد.
عملکرد نانو فیلتراسیون در حذف آفتکش متوکسی فنوزاید
در این پژوهش، برای بررسی عملکرد غشاهای نانو فیلتراسیون، آزمایش فیلتراسیون خوراک آفتکش متوکسی فنوزاید و محاسبه درصد حذف انجام میشود. آفتکش متوکسی فنوزاید خوراک با حل کردن 100 ppm در یک لیتر آب دیونیزه آماده میگردد همانطور که در شکل 3 مشاهده میشود، تمام غشاهای اصلاحشده دارای شار خروجی بیشتری در آزمایش فیلتراسیون خوراک نسبت به پلی اتر سولفون خالص هستند که میتواند به علت حضور نانو ذرات در ماتریس غشا و حفرهدار بودن سطح بالایی و دیوارهها و واکنش شیمیایی بین سطح بالایی غشا و متوکسی فنوزاید مربوط شود.
