پژوهشگران دانشگاه نوشیروانی بابل با استفاده از ترکیب جاذب نانویی کربوکسی متیل سلولز- سلولز- نیکل، ایده تولید جاذبی برای تصفیه فاضلاب‌های صنعتی حاوی نانوآلاینده‌ها که به صورت عملیاتی قابلیت تجاری‌شدن را نیز دارا هستند ارائه دادند.
دانشگاه نوشیروانی بابل: بهینه‌سازی تصفیه فاضلاب‌های صنعتی با جاذب‌های نانویی
در این تحقیق، یک جاذب جدید و مقرون به صرفه پیشنهاد و با استفاده از روش امولسیون‌سازی سنتز شد. رفتارهای هیدرودینامیکی و فیزیکی مطلوب، کاربرد بالقوه آنها به‌عنوان جاذب برای تصفیه فاضلاب‌های صنعتی حاوی نانوآلاینده‌ها را تأیید کرد.
میثم صادقی، دانش‌آموخته دکترای مهندسی شیمی دانشگاه نوشیروانی بابل درباره این طرح گفت: «آب چرب دارای مجموعه‌ای از اجزای آلی و غیرآلی است که باید حذف شوند. فرآیندهای مختلفی مانند کوپلیمرها برای درمان آب در دسترس هستند که آن را می‌توان به سه سازوکار تقسیم کرد: انجماد، ترکیب‌شدن و جذب. جذب توسعه‌یافته (EBA)، روش جداسازی امیدبخش و عملی برای جذب محصول بیوزیست است که در توسعه فرآیند پایین‌دستی مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله، جاذب جدید کامپوزیت کربوکسی متیل سلولز – سلولز – نیکل با طراحی مخصوص توسط روش غوطه‌وری آب در امولسیون روغن برای ایجاد یک توسعه پایدار ساخته شده است و ساختار و مورفولوژی ماتریکس تهیه‌شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش گران‌روی سیال، سرعت ته‌نشینی انتهایی کاهش می‌یابد.»
وی در ادامه گفت: «نوآوری این طرح، سنتز جاذب نوین همراه با مقایسه نتایج استفاده از جاذب کربوکسی متیل سلولز- سلولز- نیکل با نمونه جاذب تجاری DEAE مورد استفاده در صنایع امروزی می‌باشد. نتایج بررسی تأثیر اندازه ذرات ساختار شیمیایی کامپوزیت کربوکسی متیل سلولز – سلولز – نیکل بر ویژگی‌های بسط بستر، نشان داده است که در یک ضریب بسط یکسان، ساختار شیمیایی با اندازه بزرگ‌تر، سرعت جریان بیش‌تری داشته است. علاوه بر این دیده شد که ساختار شیمیایی کوچک‌تر مقدار تجربی سرعت نهایی (Ut) کمتر و بستر پایدارتری را تشکیل می‌دهد. همچنین، بررسی ویژگی‌های هیدرودینامیکی ساختارهای شیمیایی کوچک و بزرگ کربوکسی متیل سلولز – سلولز – نیکل نشان داده است که با افزایش گران‌روی جریان، میزان پراکندگی بستر کاهش و پایداری بستر افزایش یافته است.»
صادقی درباره ۴ طرح آینده که می‌توان برای ادامه کار در نظر گرفت چنین ادامه داد: «به منظور افزایش سطح ویژه و تخلخل و میزان ظرفیت جذب، می‌توان از عوامل حفره‌زا استفاده کرد. از این‌رو در هنگام آماده‌سازی جاذب‌های کامپوزیتی با افزودن موادی چون گرانول‌های نشاسته‌ی کاساوا و کربنات کلسیم و سپس خارج‌ساختن آنها از جاذب، می‌توان اندازه حفرات را بزرگ‌تر کرد و توزیع حفرات در جاذب را اصلاح نمود. خلل و فرج‌های در مقیاس بزرگ امکان استفاده از سرعت جریان‌های بیشتر را می‌دهد. دوم این‌که عملکرد جاذب‌های آماده‌سازی‌شده را به منظور جذب انواع نانومحصولات زیستی می‌توان مورد بررسی قرار داد، به این منظور با انتخاب یک لیگاند مناسب و اتصال به سطح جاذب‌های سلولزی (عامل‌دارکردن سطح) می‌توان ظرفیت جذب آنها را مورد بررسی قرار داد و سوم این‌که می‌توان از مواد دیگری از جمله نیکل، اکسید تیتانیوم، فولاد زنگ‌نزن، شیشه و سیلیکا- زیرکونیا به‌عنوان هسته‌ی چگال‌کننده‌ی جاذب کامپوزیتی سلولزی استفاده کرد. یافتن یک ماده چگال بی‌اثر که ارزان‌قیمت هم باشد می‌تواند موجب کاهش هزینه‌های ساخت جاذب کامپوزیتی شود. همچنین به منظور کاهش هزینه‌های آماده‌سازی جاذب‌های کامپوزیتی سلولزی می‌توان از حلالی ارزان‌قیمت‌تر برای انحلال سلولز استفاده کرد. پس از انتخاب حلال مناسب باید شرایط آماده‌سازی جاذب سلولزی با استفاده از حلال موردنظر را بررسی نمود و آن را بهینه‌سازی کرد.»
این طرح هم‌اکنون در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده است اما قابلیت تجاری‌شدن را دارا می‌باشد. برای دستیابی به تولید صنعتی و استفاده از آن در زمینه‌های زیست‌فناوری، جداسازی DNA زیستی، سانتریفیوژ، فیلتراسیون، تخریب سلولی، جداسازی، جذب سطحی، رسوب‌دهی، الکتروفورز، بلورینگی و غیره، نیاز به امکان‌سنجی استفاده از جاذب‌ها در مقیاس‌های نیمه‌صنعتی و صنعتی فرآیندهای پایین‌دستی، بهینه‌سازی پارامترهای مؤثر بر لیگاندها برای رسیدن به بازده بهینه در بستر توسعه‌یافته و بررسی عملکرد آنها در ستون‌های با مقیاس بزرگ‌تر می‌باشد.
مقاله منتشرشده، حاصل همکاری دکتر میثم صادقی، دانش‌آموخته دکترای مهندسی شیمی دانشگاه نوشیروانی بابل، زهرا مقیمی‌فر دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی شیمی پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، دکتر حامدرضا جوادیان دانش‌آموخته دکترای مهندسی شیمی دانشگاه پلی‌تکنیک کاتالونیا اسپانیا، دکتر محسن جهانشاهی عضو هیئت علمی مهندسی شیمی دانشگاه نوشیروانی بابل و دکتر مجید فرسوده دانش‌آموخته دکترای شیمی کاربردی دانشگاه سیستان و بلوچستان است. این طرح در مقاله‌ای با عنوان Treatment of nano-oil polluted wastewater in an expanded bed adsorption column based on carboxymethyl cellulose-cellulose-nickel composite beads در مجله Journal of Hazardous Materials به چاپ رسیده است.
