پژوهشگران دانشگاه صنعتی شریف موفق به سنتز یک سری از نانوساختارهای اصلاح شده زئولیتی شدند که توانایی به دام انداختن یون‌های سمی فلزات سنگین در آب را دارند.
سنتز نانوساختارهای جاذب یون‌های سمی آب‌های آلوده
پژوهشگران دانشگاه صنعتی شریف موفق به سنتز یک سری از نانوساختارهای اصلاح شده زئولیتی شدند که توانایی به دام انداختن یون‌های سمی فلزات سنگین در آب را دارند. کاربرد مستقیم این طرح در سیستم‌های تصفیه فاضلاب‌های پتروشیمی است.
وجود مقدار ناچیز کاتیون‌های فلزات سنگین در محیط‌های آبی باعث بروز بیماری‌های خطرناک در انسان شده و همچنین حیات موجودات در اکوسیستم‌های آبی را به مخاطره می‌اندازد. حذف آلاینده‌هایی از این نوع در محیط‌های آبی مشکلات موجود را حل خواهد نمود.
این کار شامل سنتز چند مرحله‌ای نانوساختارهای هسته (مغناطیسی) -لایه (زئولیتی) و بررسی کاربرد آنها در راستای حذف یون‌های سمی فلزات سنگین مانند سرب و کادمیم از آب‌های آلوده است. در این بین تأثیر پارامترهای موثری مانند دما و میزان گرم جاذب موجود در محیط بر میزان بازدهی حذف، بررسی و در نهایت بهترین نانوساختار جهت فرایند حذف یون سنگین انتخاب گردید.
دکتر محسن پادروند، فارغ التحصیل دکتری دانشکده شیمی دانشگاه صنعتی شریف در مورد هدف این تحقیقات گفت: «هدف از انجام این کار سنتز یک سری نانوساختارهای اصلاح یافته زئولیتی کروی شکل با هسته مغناطیس بوده که بواسطه تخلخل ناشی از حفره‌ها و کانال‌های لایه زئولیتی، قابلیت به دام‌اندازی یون‌هایی نظیر یون‌های سمی فلزات سنگین را از آب‌های آلوده دارند. همچنین وجود هسته مغناطیس در مرکز این نانوساختارهای کروی شکل، قابلیت جداسازی آسان آنها از محیط را به کمک یک مگنت خارجی امکان‌پذیر کرده که در ادامه با شستشوی نانوساختار آلوده امکان استفاده مجدد از آن فراهم می‌گردد.»
وی در ادامه سخنان خود در مورد مراحل این تحقیقات افزود: «این پروژه شامل سنتز هیدروترمال هسته‌های مغناطیس نیکل فریت، سیلیکا نشانی آنها جهت آماده‌سازی بستر برای رشد لایه زئولیتی بر روی سطح، رشد هیدروترمال لایه زئولیتی در حضور تمپلت‌های آلی و تست‌های حذف یون سنگین از محیط‌های آبی آلوده به این یون‌ها است. در نهایت پس از بررسی ایزوترم‌های جذبی و سینتیکی و مطالعه اثر pH، بهترین نانوساختار با بیشترین بازده‌شناسایی گردید.»
نتایج این تحقیقات نشان می‌دهد که نانوکامپوزیت‌های سنتز شده قابلیت بالایی را در حذف یون‌های سرب و کادمیم از آب‌های آلوده از خود نشان دادند. همچنین نتایج نشان داد اصلاح سطح با گروه‌های آلی موثر تأثیر بسزایی در میزان بازدهی فرایند دارد. علاوه‌بر این موارد مطالعه اثر pH نشان داد با افزایش pH محیط میزان بازدهی حذف افزایش می‌یابد که این امر بر اساس ظرفیت تبادل یونی کانال‌های زئولیتی و ساختار انواع گونه‌های موجود بر روی سطح قابل توضیح است.
رشد دادن موفقیت‌آمیز لایه‌های زئولیتی با شبکه‌های ساختاری مورد نظر بر روی هسته‌های مغناطیس و نوع گونه‌های آلی مورد استفاده در فرایند اصلاح سطح جهت بالا بردن میزان بازدهی هرچه بیشتر فرایند حذف آلاینده، از دیگر دستاورد‌های مهم این تحقیقات است.
نتایج این کار تحقیقاتی که به دست محسن پادروند و دکتر محمدرضا غلامی (هیات علمی دانشگاه صنعتی شریف) صورت گرفته است، در مجله Environmental science and pollution research international (جلد ۲۰، شماره ۶، ماه ژوئن سال ۲۰۱۳) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن این مقاله را در صفحات ۳۹۰۰ الی ۳۹۰۹ همین شماره مشاهده نمایند.
