تهیه جاذب مونولیت کربن با استفاده از رزین های فنلیک به منظور جذب رنگ های آلی محلول در آب

با توجه به فرآیند سخت و پیچیده تصفیه آب و نیاز روز افزون جوامع به آب آشامیدنی سالم و تمیز، جذب رنگ¬های آلی محلول در آب می¬تواند یک گام موثر برای تحقق این هدف ارزشمند و پاسخی به نیاز جوامع انسانی باشد. جذب ناخالصی¬های آب که به صورت محلول (و نه مخلوط) بوده، نیازمند تولید و استفاده از جاذب¬هایی با کارآیی بالا است و نیز توانایی بازیابی مجدد آسان، باعث افزایش راندمان و تسریع فرآیند خواهد شد. ساخت فرم مونولیت (به منظور کاهش مشکلات ناشی از جاذب¬های پودری) و حذف آلاینده¬های رنگی توسط جاذب¬های مونولیت کربنی (نظر به سهولت سنجش و ردیابی مواد رنگی) در طرح حاظر به عنوان دو هدف عمده در نظر گرفته شد. در این پژوهش با استفاده از ترکیبات دی و تری هیدروکسی بنزن¬ها به همراه فرمالدهید، رزین فنلیک¬های مختلف سنتز شدند. سپس این پلی¬مرها توسط مکانیزم خودآرایی با سورفکتنت¬های متنوع مخلوط شدند و قالب نرمی تشکیل دادند. به دلیل برتری¬های نسبی قالب نرم نسبت به قالب سخت، از این روش استفاده شد. در مرحله پخت ، دو روش هیدروترمال در کنار کاتالیست پاراتولوئن سولفونیک اسید و روش استفاده از اسید آمینه لیزین به عنوان کاتالیست سازگار با محیط زیست، به عنوان دو روش اصلی در نظر گرفته شدند. در هنگام پخت، پلی¬مر یک شبکه سه بعدی همراه با پیوندهای عرضی تشکیل می¬دهد که نتیجه آن ساختاری متخلخل دارای تخلخل¬های در محدوده وسیع بود. در این سنتزها از جایگزینی سورفکتنت¬های جدید مانند گناپول به جای قالب¬های متداول استفاده شد. پس از پخت، پلیمرهای بدست آمده جهت خروج الیگومرهای اضافی و سورفکتنت، بوسیله آب جوش شستشو داده شدند و سپس این قطعات تحت عملیات حرارتی در کوره اتمسفر کنترل قرار گرفتند که منتهی به کربونیزاسیون آنها شد. در حین کربونیزاسیون، سورفکتنت که نقش قالب را نیز بازی می¬کرد حذف شد و به جای آن تخلخل¬هایی برجا ماند. پس از کربونیزاسیون، فرآیند فعالسازی با بخار آب انجام شد که افزایش سطح کربن حاصل را سبب گردید. با استفاده از طیف سنجی مرئی-ماورا بنفش قدرت جذب مونولیت¬های کربنی بدست آمده و نیز سینتیک رفتار جذب آنها مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی مورفولوژی محصولات از میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری استفاده شد. از تست تعیین سطح ویژه نیز بهره گرفته شد. در گام بعدی و فراتر از اهداف اولیه پروژه حاضر، کارآیی جاذب¬های مونولیتی در بررسی جذب مواد آلاینده بنزن، تولوئن و زایلن محلول در آب بوسیله آنالیز کروماتوگرافی مایع با کارآیی بالا صورت گرفت. نتایج حاصل موید نگرش اولیه در مورد ارزیابی کارآیی جاذب توسط مواد رنگی بوده و جاذب¬های مناسب برای حذف آلاینده¬های btx به عنوان شاخص آلاینده¬های ارگانیک نیز نتایج رضایت بخشی بدست داد. حذف آلاینده رنگی به میزان 78% درصد و آلاینده¬های btx به میزان به ترتیب 5/86%، 4/85% و 4/81% از محلول¬هایی با غلظت ppm20 بنزن، تولوئن و زایلن توسط جاذب¬های تهیه شده با کاتکول بدست آمد. نتایج تحقیق حاضر در راستای بهینه سازی تشکیل قطعاتی با استحکام قابل قبول و با استفاده از پیش ماده¬ها، روش¬ها و کاتالیست¬های مختلف نشان داد که جاذب¬های بدست آمده با دو پیش ماده رزورسینول و کاتکول و با استفاده از دو روش اصلی ذکر شده و کاتالیست¬های مربوط به آنها در قیاس با ترکیبات فنلی دیگر با نسبت 2/1 فنل به فرمالدهید کارآیی بهتری دارند. قابل ذکر است که کاربرد کاتکول به عنوان پیش ماده در این تحقیق برای نخستین بار گزارش شده و در مقایسه با پیش ماده¬های متداول نتایج به مراتب بهتری (ضریب رنگ¬بری 34% بیشتر) حاصل گردید. مکانیزم معینی برای توضیح دلیل این امر نیز پیشنهاد گردید.