حذف روغن و حلال آلی از محیط آبی با استفاده از آیروژل سلولزی تهیه شده از کاه برنج

چکیده سابقه و هدف: پسماندهای زیستی نظیر لیگنوسلولزها به دلیل قابلیت تجدید پذیری، زیست تخریب پذیری و هزینه کم برای پالایش و پاکسازی آب آلوده بسیار مورد توجه هستند. تولید جاذب هایی با ظرفیت جذبِ قابل توجه به عنوان راهکاری نوین در حذف آلودگی های آبی، امری ضروری است. آیروژل های سلولزی به دلیل خواص ویژه خود نظیر دانسیته کم، مساحت سطح ویژه و تخلخل زیاد، از عملکرد و کارایی خوبی به عنوان جاذب برخوردارند. این مواد از حیث فراوانی در طبیعت، سادگی فرایند تولید و ارزش اقتصادی بالا جایگاه ویژه ای دارند. این مقاله به ارزیابی کارایی آیروژل سلولزی آبگریز استخراج شده از کاه برنج در حذف حلال های آلی غیر قابل امتزاج در آب می پردازد. مواد و روش ها: کاه برنج، پس از شستشو و خشک شدن، آسیاب و واکس موجود در آن با استفاده از فرایند سوکسوله حاوی ترکیب تولوئن/ اتانول خارج می شود. جداسازی لیگنین با محلول کلریت سدیم در محیط اسیدی انجام و سپس، نمونه خشک با محلول هیدورکسید پتاسیم ترکیب شده تا همی سلولز و سیلیکا از الیاف خارج گردد. سوسپانسیون با همگن ساز دور زیاد مدل وایز تیز به مدت 2 ساعت و دور rpm 20000 تحت تلاطم مکانیکی شدید فیبرزدایی می شود و سپس تحت دستگاه فراصوت با شدت زیاد مدل کیونیکا با بسامد kHz 20 قرار می گیرد. جهت تولید آیروژل سلولزی، سوسپانسیون های فیبرهای سلولزی حاوی پیوند دهنده عرضی در غلظت های مختلف وزنی (wt% 1-2/0)، تهیه می شود. سوسپانسیون های حاصل پس از انجام مرحله پیش انجماد، به مدت 48 ساعت در داخل خشک کن انجمادی °C 50- مدل کریست فریز درایر-آلفا به مدت یک شبانه روز خشک می گردد. به منظور ایجاد پوشش آبگریز بر روی سطح سلولز از ماده تری متوکسی سیلان با استفاده از روش رسوب بخار شیمیایی (CVD) استفاده گردید. تاثیر این روش در تولید آیروژل های آبگریز با استفاده از تکنیک زاویه تماس آب مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین ظرفیت جذب آب، دانسیته و تخلخل، ساختار و مورفولوژی آیروژل های سلولزی مطالعه شد. در پایان نیز کاربرد آیروژل های سلولزی آبگریز تهیه شده در پاکسازی و تصفیه آب آلوده به انواع حلال های آلی و روغن ها مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته ها: در فرایند پیش انجماد استفاده از نیتروژن مایع سبب انجماد بسیار سریع هیدروژل های میکرو/ نانو فیبرهای سلولزی گردیده، درنتیجه ساختار شبکه ای آیروژل که متشکل از الیاف بسیار ظریف می باشد، به خوبی حفظ می شود. افزودن پیوند دهنده عرضی پلی آمید اپی کلرو هیدرین رزین سبب بهبود استحکام و پایداری ساختار آیروژل سلولزی در حالت تر می شود. با افزایش غلظت فیبرهای سلولزی، دانسیته آیروژل سلولزی افزایش و به طور همزمان تخلخل آن کاهش می یابد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح مقطع آیروژل های سلولزی نشان دهنده ساختار متخلخل با حفراتی در ابعاد یک تا چند صد میکرومتر است که در آیروژل به صورت همگن و در تمام جهات توزیع یافته اند. نتایج بررسی زاویه تماس نمونه آبگریز شده نشان دهنده متوسط مقدار° 7/151 است که دارای قابلیت جذب بسیار مطلوبی برای انواع روغن (روغن پمپ، نفت خام، روغن دیزل و پارافین) و حلال های آلی (تولوئن، استون، دی متیل فرمامید، و کلروفرم) می باشد. نتیجه گیری: آیروژل های سلولزی آبگریز، به دلیل دانسیته بسیار کم و تخلخل زیاد از قابلیت جذب مطلوب انواع حلال های آلی و روغن ها با ظرفیت جذب g.g-1 130-69 برخوردار می باشد. این آیروژل ها می توانند جاذب مناسبی برای جداسازی آلاینده های آلی از آب باشد. واژه های کلیدی : کاه برنج، پیوند دهنده عرضی، آیروژل سلولزی، آبگریزی، ماده جاذب