هیدروژل‌های نانومغناطیسی بر پایه کربوکسی‌متیل‌سلولوز-خاک دیاتومه پیوندخورده با آکریل‌آمید برای جذب رنگینه کاتیونی بنفش بلوری

در سال‌های اخیر، جداسازی رنگینه‌ها از آب‌های آلوده توجه زیادی را به خود جلب کرده است. روش‌های سنتی برای پاک‌سازی رنگینه‌ها همیشه مؤثر نیستند. کوشش‌های زیادی در توسعه هیدروژل‌های نانوکامپوزیت برای جذب کارآمد رنگینه انجام شده است. در این پژوهش، هیدروژل‌ نانومغناطیسی با استفاده از کربوکسی‌متیل‌سلولوز (CMC)، خاک دیاتومه و آکریل آمید (AAm) تهیه و برای جذب رنگینه بنفش بلوری به‌عنوان نمونه‌ای از رنگینه‌های کاتیونی، از محلول‌های آبی به‌کارگرفته شد. نخست، هیدروژل‌ بر پایه‌ کربوکسی‌ متیل‌سلولوز و خاک دیاتومه با آغازگر رادیکالی آمونیوم پرسولفات (APS) و مونومر آکریل‌آمید و شبکه‌ای‌کننده متیلن بیس‌آکریل‌آمید (MBA) در محیط آبی سنتز شد. سپس، هیدروژل نانومغناطیسی با بارگذاری یون‌های آهن (II) و آهن (III) در هیدروژل و نیز هم‌رسوبی این یون‌ها در محیط بازی تهیه شد. ساختار نمونه‌ها با طیف‌سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، تجزیه گرماوزن‌سنجی (TGA)، میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) و میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM) تأیید و خواص مغناطیسی آن‌ها با مغناطیس‌سنج ارتعاشی (VSM) اندازه‌گیری شد. تصاویر SEM نشان داد، نانوذرات مغناطیسی Fe3O4 به‌خوبی در بستر متخلخل هیدروژل جای گرفته‌اند. اندازه تقریبی نانوذرات مغناطیسی بر اساس تصاویر TEM حدود 5 تا 15mm بود. در مرحله بعد، جذب رنگینه به‌وسیله هیدروژل نانومغناطیسی بررسی و اثر عواملی چون زمان تماس، pH، غلظت اولیه‌ محلول رنگینه و دما بر مقدار جذب رنگینه با جاذب ارزیابی شد. بیشترین درصد جذب رنگینه در دمای محیط و غلظت اولیه 10mg/L در pH برابر 7 به‌مدت 60min   نزدیک به %96 بود. جاذب سنتز شده قابلیت استفاده مجدد دارد که از شاخص‌ترین مزیت‌های آن داشتن خاصیت مغناطیسی است. بنابراین، جداسازی با آهن‌ربا از محلول، پس از حذف رنگینه بسیار آسان است. با بررسی الگو‌های هم‌دمای جذب سطحی مشخص شد، الگوی Temkin تطابق خوبی با داده‌های تجربی حاصل دارد. مطالعات سینتیکی نیز نشان داد، فرایند جذب از الگوی سینتیکی شبه‌مرتبه دوم پیروی می‌کند.