تولید و ارزیابی عملکرد نانو کامپوزیت پلیمری- مغناطیسی عامل دار شده در حذف ترکیبات آلی از محیط آبی

در تحقیق حاضر با هدف حذف آلاینده های پاراتولوئن سولفونیک اسید (p-tsa) و پاراتولوئیک اسید (p-ta) از محیط آبی، در ابتدا جاذب پلی استایرن توسط سه گروه عاملی مختلف (مونواتانول آمین، دی اتانول آمین و تری اتانول آمین) عامل دار شد. پس از آن مناسبترین شرایط برای تولید جاذب از نظر نوع و میزان گروه های عاملی تعیین گردید. بر این اساس، عامل دار کردن جاذب پلیمری توسط دی اتانول آمین و با بیشینه ی دانسیته ی گروه های عاملی انجام گرفت. در مرحله ی بعد به منظور تولید جاذب پلیمری-مغناطیسی (mdea-ps)، نانو ذرات مگنتیت طی یک فرایند ساده بر روی جاذب پلیمری عامل دار شده با دی اتانول آمین (dea-ps) نشانده شد. طیف سنج مادون قرمز (ftir) موفقیت فرایند عامل دار شدن را مورد تأیید قرار داد. تعیین کمی میزان گروه های عاملی موجود بر روی جاذب های عامل دار شده توسط تیتراسیون و آنالیز عنصری انجام گرفت. از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی با وضوح بالا (hrsem) برای بررسی مورفولوژی جاذب dea-ps استفاده شد. ph مربوط به بار سطحی صفر جاذب dea-ps نیز به صورت تجربی بدست آمد. وجود ذرات مگنتیت بر روی جاذب mdea-ps توسط ftir و دستگاه پراش اشعه ی ایکس تأیید شده و توسط تصاویر hrsem مورد مشاهده قرار گرفت. در مرحله ی بعد، فرایند جذب سطحی p-tsa و p-ta بر روی جاذب dea-ps انجام شد. در همین راستا اثر ph محیط، زمان فرایند، مقدار جاذب و غلظت اولیه ی آلاینده بر میزان جذب آلاینده های p-tsa و p-ta مورد بررسی قرار گرفت. داده های سینتیکی و ایزوترم های جذب توسط معادلات مناسب برازش شده و پارامتر های ترمودینامیکی فرایند جذب محاسبه شد. پس از آن، جذب p-tsa و p-ta بر روی جاذب mdea-ps مورد ارزیابی قرار گرفت و در انتها میزان بازیابی جاذب dea-ps در سیکل های مختلف جذب/واجذب اندازه گیری شد. نتایج بیانگر آن است که جاذب dea-ps به دلیل دارا بودن همزمان گروه های باردار آمینی و همچنین گروه های آبدوست الکلی، از ظرفیت بسیار بالایی در جذب p-tsa و p-ta برخوردار است. برهمکنش گروه های عاملی با آلاینده های آلی نقش بسیار مهمی در طی فرایند جذب ایفا می کند. رفتار سینتیکی جذب هر دو آلاینده بر روی جاذب dea-ps با موفقیت توسط مدل های شبه درجه یک و شبه درجه دو برازش شده و ایزوترم های جذب از معادله ی لانگمویر تبعیت می کنند. بررسی ها نشان می دهد که برهمکنش یونی گروه های آمینی با آلاینده و همچنین اجتماع مولکول های آب در اطراف گروه های آمینی، در تعیین پارامتر های ترمودینامیکی موثر هستند. افزودن نانوذرات مگنتیت به ساختار جاذب dea-ps موجب کاهش ملموس ظرفیت جذب نگردیده و جاذب mdea-ps رفتار مشابهی با جاذب dea-ps نشان می دهد. میزان جذب آلاینده های مورد بررسی بر روی جاذب dea-ps حدود 5/1 برابر بیشتر از یک جاذب تبادلگر آنیون تجاری است. همچنین جاذب dea-ps به راحتی توسط محلول naoh 1 مولار بازیابی شده و بازده ی بازیابی آن پس از جذب هر دو ترکیب p-tsa و p-ta طی 9 دوره ی متوالی 99% می باشد. نتایج این تحقیق می تواند راه حلی برای رفع مشکلات مربوط به ظرفیت کم و بازیابی ضعیف جاذب های پلیمری مرسوم بوده و با ارائه ی راهکاری ساده برای نشاندن ذرات مگنتیت مسیر استفاده از جاذب های مغناطیسی در فرایند جذب سطحی را هموار سازد.