بخشی از مقاله
مروری بر روشهای اصلاح جاذبهای بر پایهی سلولز، جهت بهبود ظرفیت جذب فلزات سنگین
چکیده در دهههای اخیر، افزایش فعالیتهای انسانی، کشاورزی و صنعتی در سراسر جهان به انتشار آلاینده هایمختلف،
مانند فلزات سمی سنگین، آنیونهای معدنی، مواد آلی و میکروآلایندهها به محیطهای آبی را سبب شده است. حذف این نوع از آلایندهها برای کیفیت بهتر آب، در جهت فعالیتهای مختلف یک موضوع ضروری است و فن آوری تصفیه قوی و سازگار با محیط زیست به این منظور مورد نیاز است. به خوبی شناخته شده است که مواد سلولزی را میتوان از منابع مختلف طبیعی به دست آورد و نیز میتوان به عنوان جاذب ارزان قیمت بکار برد. ظرفیتهای جذب آنها برای یونهای فلزات سنگین و دیگر آلایندههای آبی، میتواند به طور قابل توجهی توسط تیمارهای شیمیایی تحت تأثیر قرار گیرد. به طور کلی، سلولز اصلاح شده به طریق شیمیایی ظرفیتهای جذب بالاتری را برای آلایندههای آبی مختلف نسبت به اشکال اصلاح نشده نشان داده است. مواد شیمیایی متعددی برای تغییرات سلولز استفاده شده است، که شامل اسیدهای معدنی و آلی، بازها، عوامل اکسید کننده، ترکیبات آلی و غیره میباشد. این مقاله، وضعیت فعلی پژوهشهای انجام گرفته در مورد استفاده از اشکال مختلف سلولز (بصورت طبیعی و اشکال اصلاح شده) به عنوان جاذب و اثر بخشی آنها در حذف آلاینده-های مختلف در فاضلاب را بررسی میکند. در این بررسی، انواع مختلف جاذبهای مبتنی بر سلولز استفاده شده برای از بین بردن فلزات سنگین و ظرفیتهای جذب آنها را تحت شرایط مختلف، همراه با بحثهایی در مورد پیشرفتهای کلیدی در آمادهسازی و تهیهی جاذبهای مبتنی بر سلولز ارائه شده است. با بررسی نشریات موجود مشخص شد که اصلاح جاذبهای مبتنی بر سلولز، پتانسیل خوبی برای حذف فلزات سنگین مختلف آبی نشان دادهاند.
کلمات کلیدی: تصفیه آب؛ سلولز؛ نانوسلولز؛ میکروسلولز؛ اصلاح سطح؛ فلزات سنگین؛ فسفات؛ نیترات.
1. مقدمه
سرعت زیاد صنعتی شدن و افزایش فوق العادهی جمعیت انسانی در چند دهه گذشته باعث شده است که آلودگی زیست محیطی به یک مساله جدی تبدیل شود. آلودگی آب به دلیل حضور انواع گستردهای از آلایندهها در غلظتهای بالا نظیر: یونهای سمی فلزات سنگین، آنیونهای معدنی، میکروآلایندهها، ترکیبات آلی مانند رنگها، فنلها، آفت کشها، مواد هیومیکی یا انسانی، مواد پاک کننده و دیگر آلایندههای آلی پایدار میباشد، که به طور گستردهای در بخشهای مختلف جهان در دهههای اخیر گزارش شده است. تخلیه این آلایندههای سمی به آبهای طبیعی تا حد زیادی بر روی تعادل زیست محیطی تحت تاثیر گذاشته و سبب اثرات مضر بر گیاهان و جانوران شده است. بسیاری از این آلایندهها نه تنها در برابر تخریبهای شیمیایی و بیولوژیکی مقاوم هستند، بلکه بی ثباتی بالایی در محیط داشته و تمایل شدیدی برای تجمع در زنجیره مواد غذایی دارند (فو و وانگ، 2011؛ گوپتا و علی، 2013؛ کنگ و همکاران، 2013؛ کارنیاوان و همکاران، .(2006 بنابراین، تیمار آب آلوده و فاضلاب قبل از تخلیهی آن به محیط زیست ضروری است.
فنآوریهای متعددی برای کاهش غلظت آلایندهها در آب و فاضلاب وجود دارد؛ از جمله: اکسیداسیون و احیاء، جداسازی غشایی، استخراج مایع، تبادل یونی، آبکاری، رسوب الکتریکی، انعقاد، شناور سازی، تبخیر، ترسیب سولفیدی، تبلور، اولترافیلتراسیون و الکترودیالیز (فو و وانگ 2011، گوپتا و علی .(2013 تمامی این روشها از نظر اثربخشی و هزینه ها متفاوت هستند. در چندین مقاله، روشهای تیمار فیزیکی و شیمیایی مختلف برای تصفیه آب و فاضلاب مقایسه شدهاند (کانگ و همکاران، .(2013 در میان فن آوریهای مختلف، جذب با استفاده از کربن به عنوان یکی از بهترین تیمارهای جایگزین برای تصفیه آب و فاضلاب میباشد، زیرا راندمان بالایی در حذف داشته و محصولات مضر در حین فرآیند تولید نمیشود (بهتانگار و همکاران، 2013، بهتانگار و سیلانپا، 2010؛ فو و وانگ، 2011؛ گوپتا و علی، 2013؛ کانگ و همکاران، .(2013
در سال 1940، کربن فعال برای اولین بار به عنوان جاذب استاندارد اصلی برای احیای فاضلاب شهری و صنعتی به صنایع آب آشامیدنی معرفی شد (کارنیاوان و همکاران، .(2006 به دلیل ظرفیت بالای خود برای جذب آلایندههای مختلف، آن به عنوان یک جاذب چند بعدی یا همه کاره معرفی شده است؛ زیرا مساحت سطحی بالا و ساختار متخلخل دارد. تولید کربن فعال نسبتاً پیچیده است و شامل مراحل کربناسیون یا تولید زغال و فعال سازی است. با وجود این، کربن فعال نمیتواند به عنوان جاذب برای تصفیه آب در مقیاس بزرگ در کشورهای فقیر یا در حال توسعه، با توجه به هزینه-های بالای تولیدش، استفاده شود. علاوه بر این، بازسازی کربن فعال با توجه به استفاده از مواد شیمیایی گران قیمت و بکارگیری درجه حرارت بالا سخت است و از این رو بازسازی آن در مقیاس تجارتی به راحتی امکان پذیر نیست.
در حال حاضر استفاده از جاذبهای کم هزینه به عنوان جایگزین روشهای گران قیمت، جهت حذف آلایندهها از محلولهای آبی بررسی میشوند. روشهای مختلف (به عنوان مثال استفاده از میکروارگانیسمها برای سم زدایی فلزات توسط تغییر ظرفیت، رسوب شیمیایی خارج سلولی و یا تبخیر) برای توسعه فن آوریهای ارزانتر و موثرتر، جهت کاهش مقدار فاضلاب تولید شده و بهبود کیفیت پساب تصفیه، مورد مطالعه قرار گرفتهاند (بابل و کارنیاوان، .(2003 مواد طبیعی یا ضایعات حاصل از صنایع خاص (با ظرفیت جذب بالا برای فلزات سنگین و آلایندههای دیگر) میتواند به کار رفته شده و با هزینه کمی دفع شوند (بابل و کارنیاوان، 2003؛ کانگ و همکاران، 2013؛ کریشنامورتی و همکاران، .( 2007 در سال-های اخیر، جستجو برای یافتن مواد سازگار با محیط زیست، جهت تصفیه آب و فاضلاب با هزینهی کم و خطرات اندک، متمرکز شده است. در سالهای اخیر به استفاده از مواد زیستی طبیعی، با توجه به ویژگیهای سازگار با محیط زیست، کم هزینه بودن، ظرفیت جذب بالا، تولید لجن کمتر، امکان بازسازی و قابیلیت دسترس و فروانی آنها توجه گستردهای شده است (بهتانگار و همکاران، .(2015 سلولز یکی از این نمونه هاست. در بررسی حاضر، ما روشهای مختلف آماده سازی و تهیهی جاذبهای مبتنی بر سلولز را بررسی کردهایم. ما همچنین کلیه مقالات و نشریات موجود در مورد استفاده از جاذبهای مبتنی بر سلولز اصلاح شده در حذف آلاینده های فلزات سنگین از پساب و آب را بررسی کردهایم.
.2 سلولز
گفته میشود که سلولز فراوانترین پلیمر در طبیعت بوده و به منزله جزء اصلی الیاف گیاهی میباشد که سبب استحکام گیاه میشود. سلولز از مواد خام پلیمرهای زیستی است و انسان در برنامه های متعدد از آن به عنوان یک ماده ساختمانی، به طور عمده در فرم چوب و الیاف فیبری مانند پنبه یا کتان، و یا در فرم کاغذ و تخته، استفاده کرده است. علاوه بر این، سلولز مادهی آغازین در بسیاری از تبدیلات شیمیایی، تولیدات مصنوعی، ساخت فیلم و ریسمانهای مبتنی بر سلولز و همچنین انواع مشتقات پایدار سلولزی، در بسیاری از صنایع بکار گرفته میشود (کلمان، .(2004 سلولز دارای جایگاه قابل توجه در بین پلیمرها میباشد. بطوریکه در اوایل سال 1838، پایان این پلیمر را شناسایی کرده و آن را "سلولز" نامید (پایان، .(1838
این یک پلی ساکارید خطی با زنجیره طویل است که از واحدهای -Dگلکوپیرانوز که توسط پیوندهای گیلکوزیدی (4-1) بهم متصل شدهاند، تشکیل شده است (فاروق و همکاران 2012؛ هنریکسوون و برگلاند، 2007؛ اوکانل و همکاران، .(2008 در یک واحد سلولز، گروههای عملکردی متیل (1) و هیدروکسیل (2) وجود دارد. سلولز پلیمر نیمه بلورین بوده و شامل هر دو بخش کریستالی و آمورف میباشد. هر چند که این یک پلیمر خطی است، اما شامل دو نوع از گروه های هیدروکسیل هستند: هیدروکسیل نوع اول در گروه متیل (CH2OH-) و گروه های هیدروکسیل نوع دوم در C-6، C-3 و C-4؛ که هر دوی آنها آب دوست هستند (اوکانل و همکاران .(2008
سلولز را می توان از منابع گوناگون تهه کرد: مانند الیاف چوب (پهن برگان و سوزنی برگان)، لیف درخت الیاف (کتان، کنف، جوت، الیاف گیاه)، گیاهان داروئی (تفاله نیشکر، بامبو)، جلبک (ventricosa Valonica) و باکتری ها xylinum) استوباکتر) (کلمن و همکاران .(1998 علاوه بر سلولز، این مواد همچنین حاوی همی سلولز و مقدار کمی لیگنین نیز هستند.
.2,1 خواص فیزیکی و شیمیایی سلولز
در طبیعت، سلولز مادهی تشکیل دهندهی دیوارههای سلولی یک گیاه است. این یک پلیمر ساختاری فراگیر شده است که به سلولهای گیاهی خواص مکانیکی اعطا میکند..
در حال حاضر جداسازی، شناسایی و کاربرد اشکال مختلف سلولز، از جمله کاتالیزورها، نانوبلورها، نانو فیبرها و نانوالیاف در زمینههای مختلف بسیار مورد توجه قرار گرفتهاند (سیرو و پلاکت، .(2010 روشهای جدید برای تولید سلولز شامل استفاده از روشهای شیمیایی، فیزیکی، آنزیمی و میکروبی برای جداسازی آنها از چوب؛ خمیر چوب، ضایعات صنعت خمیر، سلولز طبیعی در قالب پنبه، باقی ماندههای کشاورزی سلولزی (به عنوان مثال، خمیر چغندر قند) و ... میباشد.
به خوبی شناخته شده است که مواد مبتنی بر سلولز می توانند به عنوان جاذب ارزان عمل کرده و عملکرد خوبی را در حذف یونهای فلزات سنگین دارند. به طور کلی، مواد سلولزی اصلاح شده به طریق شیمیایی ظرفیتهای جذب بالاتری نسبت به اشکال اصلاح نشده نشان دادهاند. در بررسی حاضر، فهرست گسترده ای از جاذبهای اصلاح شده مبتنی بر سلولز و روش اصلاحی بکار رفته ارائه شده است. مقایسهی بازده جذب بین جاذب شیمیایی اصلاح و اصلاح نشده نیز گزارش شده است.
نانوسلولزها نیز گاهی اوقات به صورت نانوبلورها، نانو فیبرها و نانوالیاف به عنوان جاذب، به میزان زیادی مورد بررسی قرار گرفتهاند (آسپلر و همکاران، 2013؛ کارپنتر و همکاران، 2015؛ چائرو و همکاران، 2013؛ حبیبی و همکاران، 2010؛ ایگوچی و همکاران، 2000، کاردیم و همکاران، 2014، کلمن و همکاران .(2011
.2,2 خواص جاذب مبتنی بر سلولز
جاذب مبتنی بر سلولز توسط تکنیکهای مختلف تحلیلی شناخته شده است، و بحث مختصری نیز در اینجا ارائه شده است. مطالعات تبدیل فوریه طیف سنجی مادون قرمز (FTIR ) نشان داده است که سلولز شامل گروه های مختلف عملکردی مانند، کربوکسیلیک، هیدروکسیل، متوکسی و گروه های فنلی میباشد که به طور بالقوه با فلزات اتصال فعال دارند. این ترکیب خاص، جاذب مبتنی بر سلولز را قادر می سازد تا به یونهای فلزی و دیگر آلایندههای موجود در محلول متصل شود و در نتیجه آنها را به عنوان جاذب بالقوهای به سوی برنامههای کاربردی تصفیه آب هدایت کند. ویژگیهای مانند، سطح، حجم منافذ، قطر منافذ و pHzpc برای تعیین خواص جاذب، بعد از انجام تغییرات شیمیایی مورد بررسی قرار میگیرد. جدول 1 برخی از ویژگیهای جاذب مبتنی بر سلولز به طور خلاصه شرح داده شده است.
جدول :1 خصوصیات جاذبهای بر پایهی سلولز
.2,3 تغییر شیمیایی جاذب مبتنی بر سلولز
استفاده از اشکال مختلف سلولز به عنوان جاذب در حذف آلایندههای آبزی به طور گسترده ای در نشریات گزارش شده است. با توجه به فراوانی گروههای هیدروکسیل بر روی سطح سلولز، تغییرات شیمیایی مختلف به جذب فعال انواع مختلف آلاینده ها از محلول های آبی منجر شده است. روش اصلاحی را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد. اولین روش مونومر-گرافتینگ یا پیوند دادن مونومرها می باشد که این قادر است طیف گستردهای از گروههای خاص سلولز را
پیوند دهد. رویکرد دیگر اصلاح مستقیم است، که در آن گروههای عاملی را میتوان به گروههای هیدروکسیل سلولز از طریق انواع مواد شیمیایی، مانند محلولهای بازی، مواد معدنی و محلول اسیدهای آلی، ترکیبات آلی و یا اکسید کننده پیوند داد (اوکانل و همکاران، 2008؛ وان نگا و هنفیه، .(2008 خلاصه ای از روشهای پیوندزنی برای اصلاح جاذبهای مبتنی بر سلولز در بخش های زیر آمده است.
.2,3,1 پیوند مونومرها
پیوند مونومرها به سلولز یک ابزار مهم برای اصلاح سلولز است. در این فرایند، زنجیرههای جانبی با پیوند کوالانتی به زنجیره اصلی پلیمر متصل شده و یک کوپلیمر شاخهای ایجاد میشود. بسته به نوع مونومر پیوندی بر روی سلولز، خصوصیات جدیدی حاصل میشود. شکل 2 گروههای عملکردی را نشان میدهد، که اینها به طور گسترده در پیوند مونومر استفاده میشوند. پیوند را میتوان در یک محیط ناهمگن و همگن انجام داد (واجناروتیس و همکاران .(2010 در پیوند صورت گرفته در یک محیط ناهمگن، واکنش در یک محلول آبی با استفاده از یک آغازگر مناسب انجام میشود. بیشترین آغازگرهای استفاده شده، تشعشع و یا مواد شیمیایی مانند نیترات آمونیوم سریک (CAN)، پرسولفاتهای مختلف، آزوبیس ایزوبوتیرونیتریل (AIBN) واکنشگر فنتون (Fe(II)-H2O2) میباشند. در مورد آغازگر CAN، پیوند باید در یک محیط اسیدی به منظور جلوگیری از هیدرولیز آن انجام شده باشد. در واکنشهای پیوندی همگن، یا از مشتقات سلولز محلول در آب و یا سلولز حل شده در یک حلال مناسب استفاده میشود. پیوند همگن در مقایسه با پیوند ناهمگن تعداد بیشتری از پیوندها را بر روی زنجیره سلولز ایجاد میکند.
.2,3,1,1 فتوگرفتینگ
فتوشیمیایی ابزاری مفید برای وارد کردن مونومرهای مختلف وینیل بر روی مواد سلولزی میباشد (بللابنو و همکاران 1981؛ باتاچاریا و میسرا، 2004؛ داسمت و همکاران، 2011، همیوچیان و همکاران، 2014؛ کوباتا و شیگشیا، 1998، کوباتا و سوزوکی، 1995؛ پنگ و چنگ، 2001؛ ولی، 1998؛ یامادا و همکاران، a2006؛ یامادا و همکاران، .(b2006 انرژی نور ماوراء بنفش توسط یک حساس کننده یا سنتیسایزر، منومر و یا پلیمر و یا توسط یک مولکول سلولز برانگیخته دارای ساختار باند الکترونی، جذب میشود. کروموفور ماکرو مولکول نور را جذب کرده و مولکول برانگیخته واسطه ممکن است به رادیکالهای آزاد فعال تبدیل شده و فرایند پیوندزنی آغاز میشود. اگر جذب نور منجر به شکلگیری رادیکالهای آزاد از طریق شکست باند نمیشود، فرآیند میتواند با اضافه کردن فوتوسنتیسایزر (به عنوان مثال، بنزن اتیل اتر)، رنگهای آزو مانند رنگ acrylated و یا کتون های آروماتیک تسریع یابد. پیوند فتوشیمیایی میتواند با یا بدون حساس کننده انجام شود (بللنبلو و همکاران، 1981؛ پنگ و چنگ، .(2001
مواد سلولزی پیوند یافته به روش فتوشیمیایی به طور گسترده ای مورد بررسی قرار گرفتهاند، چرا که این روش دارای مزایای بسیاری هست، از جمله: دسترس راحت به منابع نور UV، واکنش انتخابی، و الزامات photoenergy کم (نسبت به سایر منابع انرژی مانند Y-ray و پرتو الکترونی).
سلولز فتوگرافت شده با آکریلونیتریل (AN) برای حذف مس((II از محلولهای آبی مورد مطالعه قرار گرفت (کوباتا و شیگهیا، .(1995 آکریلونیتریل به سطح سلولز با استفاده از روش photografting ، پیوند زده شد. پس از آن، گروههای سیانو توسط واکنش با هیدروکسیل آمین، آمین دار شدند (کوباتا و شیگهیا، .(1995 ظرفیت جذب حداکثر برای مس (II) تنها در حدود mmol / g 0/08 یافت شد. در مطالعه دیگری، سلولز پیوند شده با آکریلونیتریل برای واکنش با تری اتیلن تترامین (Trien ) مطالعه شد (باتاچاریا و میسرا، .(2004 نمونههای حاوی گروههای تری اتیلن تترامین، توانایی جذب مس (II) را تا حدود mmol / g 0/47 داشتند.
.2,3,1,2 پیوند، شیمیایی
پیوند شیمیایی میتواند از طریق پلیمریزاسیون یونی یا رادیکال آزاد (باتاچاریا و میسرا (2004 ایجاد شود. نقش آغازگر برای تعیین مسیر پیوند در فرایند شیمیایی بسیار مهم است. سریک آمونیوم نیترات (CAN)، پرسولفاتهای مختلف، آزوبیس ایزوبوتیرونیتریل (AIBN) و واکنشگر فنتون اغلب به عنوان آغازگر استفاده میشوند (باتاچاریا و میسرا 2004، Okieimen و همکاران 2005، Wojnarovits و همکاران .(2010 در پلیمریزاسیون یونی، اغلب به عنوان مثال، محلول باری لوئیس (برای مثال، آلکیل آلومنیوم، (R3Al و یا BF3 به عنوان واکنش دهنده استفاده میشود.
ساقه موز عمدتاً از سلولز تشکیل شده است، درنتیجه میتوان از آن به عنوان جاذب برای فلزات سنگین پس از انجام پیوندهای شیمیایی استفاده میشود. ظرفیت جذب بسیار بالا برای یونهای جیوه (II ) توسط سلولز پیوند یافته با پلی آکریل آمید مشاهده شده است (بیجاک و همکاران، .(1999 ظرفیت جذب جیوه توسط پلیمر پیوندی تا 3/54 میلی مول/گرم افزایش داشت.
بازسازی سلولز خمیر چوب با مونومر متاکریلات وینیل گلایسیدیل (GMA)، با استفاده از می تواند به عنوان آغازگر پیوند زده شد و بیشتر با ایمیدازول برای تولید یک ماده جاذب رمان، سلولز--G-GMAایمیدازول (اوکانل و همکارانش a2006، O عاملدار شده بود، کانل و همکاران b2006، اوکانل و همکارانش .(c2006 این نوع از جاذب بر اساس سلولز اصلاح شده ثابت شده است که جاذب موثر برای فلزات. ظرفیت جذب این مواد برای مس (II)، نیکل (II) و سرب (II) رسیده تا 1,07 میلی مول G /، 0.82 میلی مول g / و 0,37 میلی مول / گرم بود.
اصلاح سلولز جهت حذف کبالت (II)، مس (II) و روی (II)، از طریق پلیمریزاسیون متاکریلات گلایسدیل با استفاده از آغازگر نیترات آمونیوم سریک انجام شد. ظرفیتهای جذب برای کبالت (II)، مس (II) و روی (II) به ترتیب 0/34 میلی مول/گرم، 0/94 میلی مول/ گرم و 0/41 میلی مول/گرم افزایش یافت (ناوارو و همکاران، .(1999
حداکثر ظرفیت جذب برای جاذبهای مبتنی بر سلولز پیوند یافته با منومر توسط هاجته و همکاران (2013) گزارش شد. سلولز از فیبر سیزال با استفاده از تیمارهای مکانیکی و شیمیایی (روش انفجار بخار) استخراج شده و کوپلیمر سلولز--Gاکریلیک اسید به عنوان جاذب در حذف مس((II و Ni (II) استفاده شد. ظرفیتهای جذب سلولز استخراج شده برابر بود با: 4/50 میلی مول/گرم برای مس (II) و 4/60 میلی مول/گرم برای نیکل (II)؛ و برای کوپلیمر سلولز--g آکریلیک اسید، 5/17 میلی مول/گرم برای مس (II) و 5/09 میلی مول/گرم برای نیکل (II) بود.
.2,3,2 روش های اصلاح شیمیایی مستقیم
سلولز طبیعی دارای ظرفیت جذب پایین و همچنین ثبات فیزیکی متغیر است. با این حال، تغییرات شیمیایی سلولز را می توان برای رسیدن ساختاری با مقاومت مناسب و ظرفیت جذب کارآمد برای یونهای فلزات سنگین و آلاینده-های دیگر انجام داد (گائولا و همکاران، .(2003 خواص سلولز، مانند آب دوست یا آب گریز بودن آن، کشش، جذب آب، جذب یا قابلیت تبادل یونی، مقاومت در برابرحمله میکروبی و مقاومت حرارتی، معمولاً توسط تیمارهای شیمیایی تغییر بهبود مییابد. مسیرهای اصلی اصلاح مستقیم سلولز عبارت است از: استریفیکاسیون، سیلانیاسیون، هالوژنیزاسیون، اکسیداسیون و تیمار قلیایی.
.2,3,2,1 استریفیکاسیون
مشتقات استری سلولز (CEs) در نتیجهی استری کردن گروههای هیدروکسیل آزاد سلولز با استفاده از یک یا چند اسید سنتز میشوند، که به موجب آن سلولز به عنوان یک پلیمر الکلی سه ظرفیتی واکن میدهد. استرهای سلولز معمولاً از سلولز طبیعی توسط واکنش با اسیدهای آلی، انیدریدها و یا کلرید اسیدها مشتق میشود. جدول 5 روش
استریفیکاسیون سلولز را که منجر به ایجاد مواد جاذب مواد برای تصفیه آب میشود را ارائه میدهد.
تیمار سلولز با انیدریدهای حلقوی، مانند سوسینیک انیدرید، که طی آن گروههای کربوکسیل به سطح سلولز اضافه میشوند، به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفتهاند Belhalfaoui) و همکاران، 2009؛ چاند و همکاران، 2014؛ Gurgel و گیل، 2009؛ Gurgel و همکاران، 2008؛ Gurgel و همکاران، 2009؛ کوندو و همکاران، 1989؛ ملو و همکاران، 2011، ندا و حسن، EDTA .(2006 دی آنهیدرید، انیدرید اسید سیتریک آنهیدرید و انیدرید مالئیک نیز برای استری کردن مورد استفاده قرار گرفتند Belhalfaoui) و همکاران، 2009؛ چاند و همکاران، 2014؛ گئایی و همکاران، 2000؛ Gurgel و همکاران، 2008؛ Gurgel و همکاران، 2009؛ Hokkanen و همکاران، 2013؛ کوندو و همکاران، 1989؛ لیو و همکاران، 2001، پایین و همکاران 2004، ملو و همکاران 2011 ، ندا و حسن 2006، یو و همکاران a2013، یو و همکاران b2013، ژو و همکاران a2012؛ ژو و همکاران .(b2012 واکنش انیدرید سوکسینیک بر روی سلولز در شکل 4 نشان داده شده است. تفاوت بزرگ در ظرفیت های جذب یونهای فلزی مشاهده شد، حتی اگر مواد آغازین از همان نوع سلولز باشند و مسیر سنتز سیکلیک با انیدرید بسیار شبیه بوده باشد. به عنوان مثال، ظرفیتهای جذب یونهای کادمیوم (II) از 0/71 میلی مول/گرم تا 1/50 میلی مول/گرم متغیر میباشد Belhalfaoui) و همکاران، 2009؛ Gurgel و همکاران، .( 2008 هنگامی که مواد نانوسلولزی به عنوان مواد اولیه استفاده شوند، ظرفیت جذب کمی در مقایسه با اشکال غیر نانو بالاتر است.
یو و همکاران (2013a) حداکثر ظرفیت جذب را برای یون کادمیوم (II) با استفاده از نانوسلولز اصلاح شده با آنیدرید سوکسینیک، mmol /g 2/31 گزارش کردند.
پردازش بیشتر بعد از استریفیکاسیون میتواند خصوصیت اتصال با فلزات را در محلولهای آبی بهبود سازد. سلولز استری شده،معمولاًبا یک محلول بیکربنات سدیم اشباع شده تیمار میشود، زیرا گروههای عاملی کربوکسیلات ظرفیت چلاته کنندگی بهتری نسبت به گروههای کربوکسیلیک دارد Belhalfaoui) و همکاران، 2009؛ چاند و همکاران، 2014؛ Gurgel و همکاران، 2009؛ ملو و همکاران، 2011؛ یو و همکاران، .(a2013 به عنوان مثال، حداکثر ظرفیتهای جذبنانوبلورهای سلولز اصلاح شده با سوکسینیک انیدرید از 2/31 میلی مول/ گرم به 3/07 میلی مول/گرم برای کادمیوم (II)
و از 3,27 میلی مول/گرم تا mmol / g 2,25 برای سرب (II) بعد از تیمار با محلول بی کربنات سدیم اشباع متغیر بود (یو و همکاران .(a2013 دیگر روش پیش تیمار، واکنش گروههای کربوکسیلیک با تری اتیلن تترامین جهت وارد کردن گروههای عاملی آمین به مواد کربوکسیله میباشد Gurgel) و گیل .(2009 حداکثر ظرفیت جذب برای مس 1,09 (II) میلی مول g /، برای کادمیوم 0/77 (II) میلی مول/گرم و برای سرب mmol / g 0/93 (II ) بود. بالاترین ظرفیت جذب برای سرب (II) با استفاده از روش سوکسینیلاسیون 0/34 میلی مول/گرم میباشد Gurgel) و همکاران، .(2008
بیشترین اسیدهای استفاده شده برای تیمار سلولز اسید سولفوریک، هیدروکلریک اسید و اسید نیتریک، در اشکال رقیق، میباشند (آکار و آرمین، 2006، ولازکوئز-جیمنز و همکاران، .(2013 اثر تیمار اسید سولفوریک بر روی خاک اره صنوبر مورد مطالعه قرار گرفت (آکار و آرمین .(2006 تیمار خاک اره صنوبر با اسید سولفوریک، سبب افزایش قابل توجه در حذف مس 92,4) (II)٪) شد، در حالی که خاک اره تیمار نشده تنها 47٪ از فلز مس را حذف میکند (خان و وهاب، .(2007
استات سلولز یک پلیمر نیمه سنتتیک میباشد که از طریق استری کردن سلولز با اسید استیک بدست میآید. این مواد در طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی تجاری، از جمله تولید فیلم، الیاف، پلاستیک و پوشش استفاده میشوند. الیاف استات سلولز (CAF) که از پنبه سرچشمه میگیرد به عنوان جاذب برای بازیابی انتخابی طلا (III) از محلول اسید کلرید مورد بررسی قرار گرفت ( یانگ و همکاران .(2014 مقدار طلای (III) جذب شده توسط الیاف با افزایش غلظت اسید هیدروکلریک، زیاد میشود؛ اما با افزایش قدرت یونی محلول، کاهش مییابد. حداکثر ظرفیت جذب طلا (III) با اسید هیدروکلراید 2 مولار، 0/56 میلی مول/گرم تعیین شد. ظرفیت جذب بالاتر برای طلا (III) با استفاده از ارتباط متقابل سلولز با اپی کلروهیدرین و اسید سولفوریک غلیظ و سپس اصلاح شیمیایی سطح با گروه های عاملی -Nآمینوگوانیدین (گورانگ و همکاران (2014 و تیمار سلولز پنبه با اسید سولفوریک Pangeni) و همکاران (2012 گزارش شده است. متقابل اسید سولفوریک مواد مرتبط به نمایش گذاشته انتخاب بهبود یافته و ظرفیت جذب بیشتر در مقایسه با جاذب اپی کلروهیدرین کراس لینک. ظرفیت جذب متقابل اسید سولفوریک مواد مرتبط طلا (III) به mmol / g 9,2 از پیدا شد (گورانگ و همکاران .(2014 حداکثر ظرفیت جذب سلولز پنبه برای فلز طلا (III)، که بطور شیمیایی با اسید سولفوریک غلیظ تیمار شده است، 6,21 میلی مول/گرم بود Pangeni) و همکاران، .(2012
.2,3,2,2 هالوژنیزاسیون
هالوژنیزاسیون یک واکنش شیمیایی است که شامل واکنش یک ترکیب با هالوژن است و در نتیجهی آن یک هالوژن به ترکیب اضافه میشود (ژو و همکاران، .(c2012 روش های مختلف مناسب برای آماده سازی مشتقات هالوژنه سلولز در جدول 6 خلاصه شده است.
موثرترین هالوژن برای پلیمرها، کلر است و مواد شیمیایی مختلف به عنوان پیشساز، با هدف انتقال عنصر هالوژن به پلیمر سلولزی، استفاده میشوند DONIA) و همکاران، 2014، سیلوا فیلو و همکاران، 2013؛ تاشیرو و شیمارو، 1998؛ ژو و همکاران، .(2013
یک روش جدید برای تثبیت سازی -D گلوکز (D-GLU) و تری متیل آمونیوم کلراید بر روی سطح پودر سلولز مورد مطالعه قرار گرفت (ژو و همکاران، .(c2012 پودر سلولز با یک مونومر وینیل (GMA) با استفاده از CAN به عنوان آغازگر پیوند داده شد و با گروه های چهارتایی آمونیوم برای ساخت جاذب سلولزی نوع Cell-g-GMA-+) +D-GluN (D-GluN بیشتر تجزیه شد (شکل .(5 حداکثر ظرفیت جذب کروم (VI) تا mmol / g 1/38 افزایش یافت. آزمونهای جذب و دفع مشتقات سلولزی نوع + D-GluN قبلیت بازسازی جاذب خوبی را نشان دادند، به طوریکه جاذب می تواند حداقل شش مرتبه مورد استفاده مجدد قرار گیرد. سلولز اکسی کلرید فسفروس (آمین (Cell-N-S) و سلولز اصلاح شده با تیول (Cell-N-S)، در مقایسه با سلولز متخلخل اصلاح شده با پلیاتیلنایمین 1/44) جیوه (II) میلی مول/گرم)، ظرفیت جذب پایینتری برای جیوه (II) داشتند (به ترتیب: 0/19 میلی مول/گرم و 0/04 میلی مول/گرم) (سایتو و ایسوگای، (2005، (ناوارو و همکاران .(1996
.2,3,2,3 اکسیداسیون
در اکسیداسیون ، سلولز می تواند دچار تغییرات بسیاری شود و بر این اساس، خواص سلولز اکسید شده طور گسترده ای متفاوت است (رادرفورد و همکارانش، 1942؛ سایتو و ایساگوی، .(2005 به نظر می رسد که عوامل اکسید کننده به سه نقطه از پلیمر سلولز حمله اثر میکنند: ( (1 گروه آلدهید انتهایی که می توانند به گروه های کربوکسیل اکسید شوند، (2) گروههای الکلی نوع اول که می توانند به گروههای آلدهید یا کربوکسیلی اکسیده شوند و (3) گروههای گلیکول (گروههای دی هیدروکسید 3555،(2 که می توانند به کتونها، آلدهیدها، یا کربوکسیل اکسید شوند.
رفتار تبادل یونی گروههای کربوکسیلات در رادیکال اکسید شده نانوفیبرهای سلولزی 6،6،2،-2تترا متیل پایپیریدن--1اکسی (TEMPO) از الیاف پنبه تهیه شده و با در مقایسه با فیبرهای کربوکسی متیل سلولز (F-CMC)، تقریباً حاوی همان میزان کربوکسیلات هست (سایتو و ایساگی، .( 2005 سلولز طبیعی با اکسیداسیون کاتالیتیکی با رادیکال 6،6،2،-2تترا متیل پایپیریدین--1اکسی (TEMPO) / NaBr/NaClO تحت شرایط آبی تیمار میشود. جذب انتخابی یونهای فلزی بر روی سلولز اکسید شده با TEMPO با استفاده از محلولهای آبی حاوی چندین نمک فلزی به
صورت زیر گزارش شده است:
سرب >(II) لاندانیوم > (III) آلومینیوم > (III) مس > (II) باریوم >(II) نیکل >(II) کبالت >(II) کادمیوم (II)، سرنیوم (II) ، منگنز (II)، کلسیم >(II) منیزیم .(II)
همچنین اکسیداسیون سلولز از طریق یدیزاسیون، برای تهیهی دی آلدئید سلولز انجام شده است (رادرفورد و همکاران، .(1942 دی آلدئید سلولز با استفاده از سدیم کلرید کمی اسیدی شده بشیتر اکسید میشود . ظرفیت های جذب برای نیکل (II) و مس (II)، به ترتیب برابر با mmol / g 3/13 و 3/71 میلی مول/گرم بود. پراکسید هیدروژن تیمار شده با منیزیم بیسولفات برای اکسیداسیون خمیر چوب صنوبر استفاده شد (استفاده شد Foglarova و همکاران .(2009 سلولز اکسید شده به طور موثر در شکل ورق های فیلتری برای حذف برخی یونهای فلزی از محلولهای آبی استفاده شد (باتماز و همکاران 2014؛ فاگلاروا و همکاران، 2009؛ مئاکاوا و کاشیجاما، .(1990 علاوه بر این، اکسی سلولز در یک ستون تبادل یونی و در یک فرآیند بچ برای حذف نیکل (II)، روی (II) و کادمیوم (II) استفاده شد Foglarova ) و همکاران، .(2009 در جدول 7، ظرفیت جذب ذکر شده در مطالعات مختلف خلاصه شده است Foglarova) همکاران، .(2009
