تولید نانوالیاف پلی اکریلونیتریل حاوی نانوذرات بوهمایت جهت حذف آلاینده های میکروبی و فلزات سنگین

در این تحقیق تاثیر نانوذرات بوهمایت بر خواص مورفولوژی، ضدباکتری و جذب یون های کادمیم نانوالیاف پلی اکریلونیتریل مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا نانوذرات بوهمایت تولید و خواص آن از طریق طیف سنجی مادون قرمزفوریه و پراش پرتوایکس ارزیابی شد. نتایج طیف ftir این ماده ارتعاشات کششی و خمشی گروه های هیدروکسیل، گروه های al-o-al و گروه های alo6 را نشان داد. همچنین نتایج الگوی xrd آن، تولید ذرات بلوری با اندازه ی بلورینه های 9/12 نانومتر را تائید کرد. سپس درصدهای مختلفی از این ماده در محلول 12% پلی اکریلونیتریل در حلال دی متیل فرمامید دیسپرس شد و الکتروریسی در زمان های 2، 4 و 6 ساعت انجام گرفت. نتایج طیف ftir نشانگر حضور پیک های بوهمایت و پلی اکریلونیتریل بدون جابجایی و تشکیل پیک جدید بود که تائیدکننده اختلاط فیزیکی پلیمر و بوهمایت می باشد. حضور و افزایش غلظت نانوذرات بوهمایت بدلیل افزایش گرانروی محلول پلیمری منجر به افزایش قطر نانوالیاف از 194 به 4/339 نانومتر شد. تصاویر fesem نیز تجمع نانوذرات را در نمونه ی 50% وزنی بوهمایت نسبت به نمونه ی 10% نشان داد. در ارزیابی نفوذپذیری هوای نمونه¬ها مشاهده شد که با افزایش زمان الکتروریسی نفوذپذیری هوا بطور معناداری کاهش یافت که بدلیل تشکیل منافذ کوچکتر و طولانی¬تر در بین نانوالیاف است. همچنین با افزایش غلظت بوهمایت از 0% به 30% ، نفوذپذیری هوا ازml/s.cm2 5/12 به ml/s.cm2 3/26 افزایش یافت، که بدلیل افزایش قطر نانوالیاف و بزرگتر شدن منافذ است. افزایش غلظت بوهمایت از 30% به 50% ، منجر به کاهش نفوذپذیری هوا شد که به نظر می رسد به دلیل تجمع نانوذرات درسطح نانوالیاف و ایجاد منافذ کوچکتر باشد. نتایج ارزیابی قابلیت غشاء تولیدی در حذف باکتری اشرشیاکلی در آب، نشان داد که حضور نانوذرات بوهمایت در غشاء باعث افزایش بازده حذف باکتری از 21% به 5/92% شده است که به دلیل مساحت سطحی بالای نانوذرات و همچنین جاذبه ی الکتروستاتیکی مابین سطح با بارهای مثبت آن ها و سطح با بارهای منفی میکروارگانیسم هاست. با افزایش میزان بوهمایت از 10% به 30% و 50% در غشاء تغییر چشمگیری در بازده حذف باکتری مشاهده نشد که به علت تجمع نانوذرات در غشاء و کاهش کارایی آنها می باشد. نتایج بررسی تاثیر زمان الکتروریسی نشان داد که با افزایش زمان الکتروریسی از 2 ساعت به 6 ساعت، بازده حذف باکتری در نمونه ی بدون نانوذره از 21% به 5/65% افزایش یافته است. افزایش زمان الکتروریسی از 2 به 6 ساعت در نمونه ی حاوی 10% نانوذرات بوهمایت با افزایش معنادار بازده از 5/92% به 7/97% همراه است. در مورد نمونه های حاوی 30% و 50% نانوذرات اثر زمان معنادار نیست. نتایج حاصل از آزمایش اسپکتروسکوپی جذب اتمی نشان داد که غشای نانوالیاف پلی اکریلونیتریل حاوی 50% نانوذرات بوهمایت با زیرلایه ی کربن فعال، دارای ظرفیت جذب کادمیم 0.23mg/g است که نسبت به غشای نانوالیاف پلی اکریلونیتریل بدون نانوذره و خود زیرلایه ی کربن ظرفیت جذب بیشتری داشته است.