محققان دانشگاه تربیت مدرس در طرحی تحقیقاتی به تولید جاذبی از جنس نانوله‌های کربنی چنددیواره عامل‌دار شده توسط گروه‌های گوگردی پرداخته و به بررسی عملکرد آن برای حذف جیوه از پساب‌های صنعتی پرداختند.
حذف جیوه از پساب‌های صنعتی به کمک نانوله‌های کربنی چند دیواره
محققان دانشگاه تربیت مدرس در طرحی تحقیقاتی به تولید جاذبی از جنس نانوله‌های کربنی چنددیواره عامل‌دار شده توسط گروه‌های گوگردی پرداخته و به بررسی عملکرد آن برای حذف جیوه از پساب‌های صنعتی پرداختند. این جاذب در بازیافت پساب صنایع مختلفی که فلزات سمی خطراک را در محیط زیست رهاسازی می‌کنند- همانند صنایع پتروشیمی (دارای واحد کلر آلکالی)، صنایع آبکاری، صنایع الکترونیک، باطری سازی و غیره- قابل کاربرد خواهد بود.
فلز جیوه و ترکیبات آن از مواد بسیار سمی به شمار می‌روند که سبب انسداد سایت‌های آنزیم‌ها شده و در سنتز پروتئین‌ها مداخله خواهند کرد. منابع اصلی یون‌های جیوه در اکوسیستم‌های آبی متفاوت بوده و شامل فاضلاب کلر، پالایشگاه‌های نفت، نیروگاه‌های تولید برق، تولید کاغذ و خمیر کاغذ، لاستیک و کودهای صنعتی است. امروزه در کنار روش‌های مختلف حذف فلزات سنگین از محیط آبی مانند اسمز معکوس، رسوب شیمیایی و تبادل یونی؛ استفاده از نانولوله‌های کربنی نیز روند رو به رشدی داشته است.
با توجه به مطالب ذکر شده مهم‌ترین هدف این محققان معرفی یک جاذب کارآمد برای حذف جیوه از محیط‌های آبی، حتی در حضور سایر یون‌های موجود در پساب‌های صنعتی بود. این هدف از طریق عامل‌دار کردن نانولوله‌های کربنی چند دیواره توسط گروه‌های عاملی آمین و تیول دنبال شد و در ادامه پارامترهای ترمودینامیکی و سینتکی فرآیند جذب جیوه توسط جاذب سنتز شده در سیستم پیوسته و همچنین در سیستم ناپیوسته با استفاده از مدل‌های موجود مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت.
مراحل مختلف انجام این کار به این صورت بود که در ابتدا نانولوله‌های کربنی طی پنج مرحله پی در پی عامل‌دار شدند که شامل خالص سازی، اکسید کردن، آمین دار کردن، ملامین دار کردن و تیول دار کردن آن‌ها بود. در گام بعد جاذب‌های سنتز شده به کمک دستگاه‌های آنالیزی توانمندی همچون FT-IR، XPS، TGA، CHNS و SEM مشخصه‌یابی شدند. جذب سطحی یون‌های جیوه از محلول آبی در هر دو سیستم ناپیوسته پیوسته انجام شد وعوامل مؤثر بر جذب شامل pH محیط، غلظت یونی جیوه، میزان جریان ورودی، دما، جرم ماده جاذب و ارتفاع بستر مورد بررسی قرار گرفت. در پایان نیز به بهینه‌سازی فرآیند جذب جیوه از پساب
سنتزی و پساب واقعی صنعت کلرآلکالی توسط نانولوله‌های کربنی عامل‌دار شده به عنوان جاذب پرداخته شد.
دکتر نادر بهرامی فر، عضو هیات علمی گروه محیط زیست دانشگاه تربیت مدرس و از همکاران این پژوهش، ویژگی‌های مطلوب جاذب سنتز شده را اینگونه توضیح داد: « نانو لوله‌های کربنی به دلیل استحکام ساختاری خود می‌توانند در محیط‌هایی با شرایط فیزیکی و شیمیایی سخت دوام بیاورند که این امر منجر به کاربرد آن در شرایط گوناگون می‌گردد. طبق این ویژگی مهم، قابلیت تجدید پذیری و استفاده مجدد جاذب برای دفعات متعدد فرآیند جذب و نیز تغلیظ و بازجذب یون‌های فلزی امکان پذیر می‌گردد. از طرفی نانولوله های کربنی چند دیواره استفاده شده در این تحقیق به علت دارا بودن ابعاد نانو و در نتیجه مساحت سطح بالاتر در مقایسه با سایر جاذب‌های کربنی دسترسی به ظرفیت جذب بالاتر جیوه را پس از اصلاح سطحشان با گروه‌های عاملی توام آمین و تیول امکان پذیر نمودند.»
با توجه به نتایج حاصل شده، جاذب نانولوله‌های کربنی چند دیواره اصلاح شده در این طرح در مقیاس آزمایشگاهی توانست حدود ۸۹ درصد از جیوه موجود در پساب صنایع کلرآلکالی با TS و هدایت الکتریکی بالا (حدود ۲۴ گرم در لیتر و ۵/۴۳ میلی زیمنس بر سانتی متر) را حذف کند و مقدار آن را به زیر حد مجاز تعیین شده برای پساب‌های صنعتی برساند تا حدی که پساب مذکور دیگر خطری جدی برای محیط زیست ندارد. از این رو به گفته دکتر بهرامی فر انتظار می‌رود طرح مذکور پس از اعمال اصلاحات لازم در مقیاس نیمه صنعتی و صنعتی نیز موفقیت آمیز بوده و قابلیت تجاری سازی داشته باشد.
جاذب تولید شده توسط این پژوهشگران می‌تواند برای حذف یون‌های فلزی و مخصوصاً جیوه از پساب‌های صنعتی و همچنین آب آشامیدنی استفاده شود. همچنین می‌توان از آن به عنوان فاز ساکن کارتریج‌های SPE در پیش تغلیظ و اندازه‌گیری مقادیر اندک یون‌های جیوه و متیل جیوه در محیط‌های آبی بهره گرفت.
در صورت تامین اعتبار لازم، تعبیه جاذب تهیه شده در فیلترهای ویژه در جهت حذف جیوه از هوا و پساب خروجی صنایع آلوده به جیوه، در ادامه این کار تحقیقاتی صورت خواهد گرفت.
نتایج این تحقیق که حاصل همکاری دکتر نادر بهرامی فر، مهندس مجتبی هادوی فر (دانشجوی دکتری گروه محیط زیست دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس) و دکتر حبیب ا… یونسی (عضو هیات علمی گروه محیط زیست دانشگاه تربیت مدرس) است در مجله Chemical Engineering Journal (جلد ۲۳۷، ماه اکتبر، سال ۲۰۱۴، صفحات ۲۱۷ تا ۲۲۸) منتشر شده است.
