محققان دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز در تحقیقات آزمایشگاهی خود موفق به ساخت ابر جاذب نانوکامپوزیتی شده‌اند که می‌تواند بازده فرایند تصفیه‌ی آب و پساب صنعتی را افزایش دهد. استفاده از این جاذب‌ها نسبت به روش‌های رایج ارزان‌تر است. همچنین به دلیل سهولت در ا
تبریز: طراحی آزمایشگاهی ابر جاذب‌های نانوکامپوزیتی با کارایی بالا جهت تصفیه‌ی پساب‌های رنگی
محدود بودن منابع آب و گسترش روزافزون واحدهای صنعتی، افزایش تولید فاضلاب‌های صنعتی و آلوده شدن منابع آب، یکی از معضلات اجتماعی و اقتصادی محسوب می‌شود. فاضلاب حاصل از کارخانه‌ها و مراکز تولیدی همچون صنعت نساجی، کاغذسازی، داروسازی و صنعت چرم‌سازی به علت مصـرف انواع مواد شیمیایی و رنگی، روند تصفیه‌ی فاضلاب را پیچیده می¬کنند. ازاین‌رو، بهره‌گیری از روش‌های نوین در حذف مواد شیمیایی همچون رنگ از فاضلاب‌های نساجی و کارخانه‌های تولید رنگ از اهمیت ویژه‌ای در کشورهای درحال‌توسعه، برخوردار است.
به گفته‌ی دکتر محمدتقی وردینی، در این کار تحقیقاتی سعی شده است ابرجاذب‌هایی نانوکامپوزیتی با پایه‌ی طبیعی به‌منظور تصفیه‌ی پساب‌های رنگی صنایع مختلف با کارایی بهتر تهیه گردد.
وی با اشاره به بهره‌گیری از روش‌های دوست دار محیط‌زیست در حذف آلاینده‌های رنگی در این تحقیق، افزود: « ابر جاذب‌هایی پایه طبیعی از قبیل نشاسته، کیتوسان، کاراگینان و سلولز به دلیل زیست تخریب پذیری و سازگاری با محیط‌زیست از گزینه‌های مناسب در فرایند تصفیه‌ی پساب‌های صنعتی هستند. ازاین‌رو، در این تحقیق، ابرجاذب‌هایی بر پایه‌ی پلیمر طبیعی کاراگینان که از جلبک‌های دریایی قابل‌استخراج است، تهیه شده و عملکرد آن‌ها در حذف رنگ کاتیونی از پساب‌های کارخانه‌های رنگرزی مورد مطالعه قرار گرفته است.»
محقق این طرح با بیان اینکه سرعت و ظرفیت جذب بالای ابرجاذب‌ها ناشی از حضور نانوذرات در روش مذکور است، عنوان کرد:« نانوذرات مغناطیسی به دلیل اندازه‌ی نانومتری و مساحت سطح به حجم بالای خود، توانایی بسیار خوبی در جذب مواد رنگ‌زای کاتیونی به ابرجاذب‌ها می‌بخشند. نتایج نشان می‌دهد که حضور نانوذرات اکسید آهن باعث افزایش سرعت جذب نیز می‌شود. همچنین با افزایش غلظت نانوذرات اکسید آهن در پلیمر طبیعی، میزان جذب رنگ افزایش می‌یابد.»
لازم به ذکر است حضور نانوذرات مغناطیسی موجب می‌شود این ابرجاذب‌ها پس از فرایند تصفیه به‌آسانی جداسازی شوند. طراحی ساده، هزینه‌ی پایین، پاسخ سریع، قابلیت تجزیه‌ی بیولوژیک، میزان و ظرفیت جذب بالا از مزایای دیگر این ابرجاذب نانوکامپوزیتی محسوب می‌شود.
وردینی در خصوص مراحل ساخت و بررسی عملکرد ابر جاذب‌های نانوکامپوزیتی گفت: «در ابتدا، با استفاده از روش پلیمریزاسیون رادیکالی مونومرهای آب‌دوست آکریلیک اسید در حضور شبکه ساز متیلن بیس آکریل آمید، ابرجاذب سنتزی حاصل شد. سپس جهت تهیه‌ی ابرجاذب نانوکامپوزیتی، از نانوذرات اکسید آهن مغناطیسی استفاده شد. به این منظور، در حین پلیمریزاسیون، نانوذرات اکسید آهن را به محیط واکنش اضافه کرده و اثر آن بر خواص هیدروژل ابرجاذب نانوکامپوزیتی شامل میزان جذب آب درpH های متفاوت و توانایی در حذف رنگهای کاتیونی بررسی شد. همچنین ساختار و خواص مغناطیسی هیدروژل نانوکامپوزیتی طراحی شده، به‌وسیله‌ی اسپکتروسکوپی مادون‌قرمز (FT-IR)، پراش پرتو X (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و مغناطیس¬سنج ارتعاشی (VSM) مطالعه شد.»
این محقق در پایان ضمن بیان مکانیسم‌های عملکردی نانوذرات در ابرجاذب مذکور افزود: «نانوذرات اکسید آهن (Fe3O4) موجود در ابرجاذب سنتز شده، در محلول‌های آبی به فرم هیدراته هستند و سطح این نانوذرات می‌تواند به‌وسیله‌ی گروه‌های Fe-OHپوشش داده شود. pH محلول‌های آبی این گروه‌ها را تحت تأثیر قرار داده و در حقیقت گروه‌های Fe-OH در شرایط اسیدی به شکل FeOH+2 در می‌آیند. درصورتی‌که در شرایط قلیایی گروه‌های Fe-OH به‌صورت –Fe-O در می‌آید. دافعه‌ای که بین این گروه‌های آنیونی در شرایط قلیایی، افزایش در میزان حذف رنگ کریستال ویولت در حضور مقادیر بالای نانوذرات اکسید آهن را منجر می‌شود.»
این طرح با همت دکتر محمدتقی وردینی- عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز- انجام شده است. نتایج این کار در مجله‌ی Carbohydrate Polymers (جلد ۱۳۶، سال ۲۰۱۶، صفحات ۷۷۲ تا ۷۸۱) به چاپ رسیده است.
