در این تحقیق، کاربرد دانش فناوری نانو برای حذف آنیون های نیترات از محلول آبی در سیستم پیوسته و ناپیوسته نشان داده شده است. با توجه به خطرات آلودگی آنیون های نیترات در محیط های آبی، استفاده از فرایند جذب سطحی توسط سیلیکاهای میان حفره عامل دار شده به عنوان روشی درمانی جهت حذف این آنیون حائز اهمیت می باشد. به این منظور ابتدا میان حفره mcm-41 سنتز شد و با استفاده از روش پیوند تکمیلی با گروه های عاملی لانتانیومی و آمینی مختلف عاملدار شد و جاذب های میان حفره la-mcm-41، nh2-mcm-41، nh2-nh-mcm-41 و nh2-nh-nh-mcm-41 سنتز گردید. جهت شناسایی خصوصیات جاذب های سنتز شده آنالیزهای xrd، bet، ftir، tga و sem مورد استفاده قرار گرفت. دو جاذب mcm-41 و la-mcm-41 کارایی لازم را جهت حذف آنیون های نیترات از خود نشان ندادند. کارایی جذب توسط جاذب های میان حفره nh2-mcm-41، nh2-nh-mcm-41 و nh2-nh-nh-mcm-41 در سیستم ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. در سیستم نا پیوسته تغییرات ph، میزان جاذب، زمان تماس و غلظت اولیه آنیون نیترات مورد بررسی قرار گرفت. بهترین میزان ph برابر 6 به دست آمد. همچنین بهترین میزان دوز جاذب mg/l 5 محاسبه شد و حداکثر جذب در همان دقایق ابتدایی تا 20 دقیقه به دست آمد. داده های حاصل با مدل های ایزوترمی لانگمایر، فرندلیخ و ردلیچ- پترسون و مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم مورد بررسی قرار گرفت. مدل ایزوترمی لانگمایر نسبت به سایر مدل های ایزوترمی با فرایند جذب مطابقت بهتری داشته است. تأثیر دما بر فرایند جذب مورد مطالعه قرار گرفت که نشان داد با افزایش دما میزان جذب کاهش می یابد. همچنین آزمایشات جذب توسط میان حفره nh2-nh-nh-mcm-41 در سیتم پیوسته انجام گرفت و تغییرات ارتفاع ستون، سرعت جریان و غلظت اولیه آنیون نیترات مورد بررسی قرار گرفت. ماکزیمم ظرفیت جذب در ارتفاع ستون cm 6، سرعت جریان 6/1 و غلظت اولیه mg/l 110 به دست آمد. از مدل های تجربی توماس و یان برای بررسی سینتیک جذب در سیستم پیوسته استفاده شد که با مدل توماس مطابقت بهتری داشته است. بیشترین میزان جذب مربوط به جاذب میان حفره nh2-nh-nh-mcm-41 بود که در سیستم ناپیوسته mg/g 43/16و در سیستم پیوسته mg/g 86/21 محاسبه شد.

در راستای توسعه فناوری های نوین جذبی در تصفیه پساب های حاوی فلزات سنگین، هدف اصلی این تحقیق حذف فلزات سنگین از پساب با استفاده از جاذب های زیست سازگار سیلیسی نانو ساختار است. ابتدا جاذب های نانو متخلخل سیلیسی اصلاح شده با لیگاندهای پلی-آمین و چند-سایتی بر پایه sba–15 شامل nh2–sba–15، pamam–sba–15، mda–sba–15، tren–sba–15 و btu–sba–15 سنتز و آنالیزهای tga, ftir, bet, xrd, sem به منظور شناسایی جاذب های سنتز شده انجام شد. سپس فرآیند جذب یون های فلزات سنگین مس، سرب و کادمیوم در دو سیستم پیوسته و ناپیوسته مورد مطالعه قرار گرفت. بیشترین ظرفیت جذب برای جاذب btu–sba–15 و معادل 9/3، 1/2 و 8/1 میلی مول بر گرم به ترتیب برای یون های فلزی مس، سرب و کادمیوم بدست آمد. همچنین دوز بهینه جاذب g/l 2/1-1، ph بهینه برابر 5/4-4 و زمان تعادلی جذب حداکثر min 90 بدست آمد. برای تمام جاذب های سنتز شده ظرفیت جذب به صورت مس>سرب>کادمیوم بوده است. مدل ایزوترمی لانگمیر بهترین مدل برازش یافته بر داده های تجربی بود و بیانگر عدم جذب چندلایه ایی یون های فلزی روی سطح مزوپور اصلاح شده است. سرعت فرآیند جذب از مدل های سینتیکی شبه درجه اول و شبه درجه دوم پیروی نمود. نتایج نشان داد که همواره با افزایش غلظت اولیه فلزات سرب، مس و کادمیوم، سرعت فرآیند جذب کاهش می یابد. بازیابی جاذب های سنتز شده طی سه چرخه متوالی جذب- واجذب با حداکثر کاهش ظرفیت جذب 1/9، 3/3 و 8/15 درصدی به ترتیب برای مس، سرب و کادمیوم، بیانگر پایداری مکانیکی زیاد جاذب های سنتز شده است. بیشترین ظرفیت جذب در سیستم پیوسته برای یون های مس، سرب و کادمیوم مربوط به جاذب pamam–sba–15 و به ترتیب معادل 51/0، 22/0 و 18/0 میلی مول بر گرم بدست آمد. فرآیند جذب کاتیون های فلزی مس، سرب و کادمیوم در سیستم پیوسته از مدل توماس تبعیت نمود. ثابت سرعت جذب طبق مدل توماس با افزایش ارتفاع ستون کاهش و با افزایش سرعت جریان پساب افزایش یافت. نانو جاذب های سنتز شده در این تحقیق از ظرفیت جذبی قابل توجهی برای جذب کاتیون های فلزی برخوردار بوده و قابلیت بازیابی و استفاده مجدد از آن ها، بکارگیری آن ها را در سیستم تصفیه پساب از نظر اقتصادی توجیه پذیر می نماید.

با توجه به اهمیت اثرات آلایندگی فلزات سمی چون جیوه و مس بر سلامت انسان و محیط زیست، نیاز به پایش مستمر جهت ثبت تغییرات غلظت این آلاینده‏ها در محیط های آبی احساس می گردد. در این پژوهش یک حسگر شیمیایی بر پایه‏ی رودامین-b برای شناسایی انتخابی و با حساسیت بالای یون مس در محیط‏های آبی سنتز شد. بدین منظور ابتدا ترکیب حد واسط re (rhodamine-b ethylenediamine) و سپس حسگر شیمیایی recm (re carbonyl moepholine) سنتز شدند و آنالیزهای شناسایی 1h-nmr، 13c-nmr و mass جهت تأیید ساختار مولکولی این ترکیبات انجام گرفت. پس از انجام آزمون انتخاب‏پذیری حسگر در حضور سایر کاتیون ها با استفاده از روش اندازه گیری جذب فرابنفش-مرئی، مشخص گردید که این حسگر نسبت به یون جیوه پاسخی انتخابی نداشته و درمقابل انتخاب‏پذیری بالایی نسبت به یون مس از خود نشان می‏دهد. با تغییر غلظت یون مس در محلول حاوی حسگر مشاهده شده که با افزایش غلظت تا 30 میکرومولار مس شدت جذب در طول موج 554 نانومتر و 553 نانومتر صورت می‏گیرد. در مقابل، افزودن مقادیر بیش از 30 میکرومولار به محلول، سبب کاهش جذب در طول موج 553 نانومتر گردیده و رفته رفته رنگ صورتی آن کاهش می‏یابد. با بررسی استیوکیومتری تشکیل کمپلکس به روش تغییرات پیوسته، نسبت استیوکیومتری یون مس به حسگر معادل 1 به 2 تعیین شد. هم‏چنین حصول حداکثر برای یون مس 120 دقیقه زمان می‏برد. در نهایت خصوصیات عمومی این حسگر به‏عنوان یک لیگاند برای تشکیل کمپلکس با یون مس و به‏عنوان حسگری انتخابی جهت شناسایی این یون در محیط‏های آبی مطلوب می‏باشد.