حذف همزمان یون‌های فلز مس و سرب از آب‌های آلوده با استفاده از غشاء پلیمری اصلاح شده با نانو ذرات سیلیس آمورف
الموضوعات :بهاره کامیاب مقدس 1 , نادیا تمیمی 2
1 - گروه مهندسی شیمی، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامي، شیراز، ایران
2 - گروه مهندسی شیمی، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامي، شیراز، ایران
الکلمات المفتاحية: غشاء پلیمری, پلی اترسولفون, نانو سیلیس, سرب, مس, آلودگی آب.,
ملخص المقالة :
مقدمه: فلزات سنگین یکی از مهمترین معضلات آلودگی آب در مشکلات زیست محیطی به شمار می‌آیند. روش‌های گوناگونی جهت حذف این آلودگی‌ها وجود دارد که یکی از بهترین روش‌ها در این زمینه فرآیند‌های غشایی است. هدف از این پژوهش حذف فلزات سنگین به علت سمی بودن و داشتن مضررات فراوان بر سلامت موجودات زنده و محیط زیست می‌باشد. به این منظور از غشاء‌های پلیمری اصلاح شده استفاده شد، که بتواند درصد زیادی از یون‌های دو فلز مس و سرب حل شده در آب را به طور همزمان حذف نماید. مواد و روش‌ها: در این پژوهش از پلیمر پلی اتر سولفون، حلال ان-ان دی متیل استامید و نانو ذرات سیلیس آمورف به عنوان اصلاح‌گر استفاده شد. پارامتر‌های آزمایش، درصد وزنی پلیمر(14-18-22درصد)، درصد وزنی نانو ذرات (0/0- 0/1- 0/2 درصد وزنی پلیمر) و فشار (22-17- بار) انتخاب شد. نتایج و بحث: از غشاء‌های تهیه شده تست‌های طیف سنجی انتقال فوریه مادون قرمز (FTIR)، عکس الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز گرماسنجی (TGA)، انجام شد. در آنالیز FTIR پیک‌های مربوط به گروه‌های عاملی مشخص گردید. با بررسی تست SEM، حضور نانو ذرات سیلیس در غشاء پلیمری مشخص گردید و آنالیز TGA در غشاء اصلاح شده افزایش مقاومت گرمایی غشاء‌ها را تایید کرد. نتیجه‌گیری: فناوری غشایی به واسطه کم بودن اثر مخرب آن بر محیط‌زیست و نیز کم بودن هزینه‌های نگهداری و بهره‌برداری در مقیاس وسیع در صنایع تصفیه آب و پساب‌های مختلف و حذف آلودگی‌ها توجه محققین را به خود جلب کرده است. طبق نتایج حاصل شده از تست TGA مشخص شد که غشاء اصلاح شده با نانو ذرات سیلیس باعث تاخیر بیشتر در زمان تخریب می‌شود، همچنین مقاومت حرارتی غشاء‌های اصلاح شده با نانو ذرات سیلیس بیشتر افزایش می‌یابد در نتیجه حضور نانو ذرات سیلیس پایداری غشاء را بیشتر می‌کند. طبق مقایسه و بررسی تست FT-IR مربوط به نانو ذرات خالص، غشاء پلیمری خالص و غشاء‌های همراه با نانو ذرات، علاوه بر مشخص شدن پیک‌های گروه عاملی پلیمر پلی اتر سولفون، حضور پیک نانو ذرات سیلیس در غشاء‌های اصلاح شده نیز مشخص شد که وجود نانو ذرات سیلیس درون غشاء‌های پلیمری پلی اتر سولفون تثبیت شد.
[1] Vimonses V. Lei S. Jin Bo. Chris W. Chow K. 2009. Adsorption of congo red by three Australian kaolins. Chris Saint, Applied Clay Science. 43: 465.
[2] Daneshvar N. Salari D. Khataee A. 2003. Photocatalytic degradation of azo dye acid red 14 in water: investigation of the effect of operational parameters. J Photochem Photobiol A Chem
. 157(1): 111-6.
[3] Lu CS. Chen CC. Mai FD. Li HK. 2009. Identification of the degradation pathways of alkanolamines with TiO2 photocatalysis. J hazard mater. 165(1-3): 306-16.
[4] Fu F. Wang Q. 2011. “Removal of heavy metal ions from wastewaters A review”. Environmental Management¸ 92(3)¸ March¸ pp. 407-418.
[5] Farooq U. Kozinski J A. Khan M A. Athar M. 2001.“ Biosorption of heavy metal ions using wheat basedbiosorbents A review”. Bioresource Technology¸ 101¸pp. 5043-5053.
]6[ طیبان س م ر. ترابی ا. نجف پور ع ا. علیدادی ح. ززولی م ع. 1391. ”بررسی روش های بیو جذب فلزات سنگین کروم و کادمیوم از پساب های صنعتی با استفاده از زائدات کشاورزی (مطالعه موردی)“، مجله نوید نو، شماره 58.
[7] Wang J L. Chen C. 2006. “Biosorption of heavy metals bySaccharomyces cerevisiae: a reviewˮ. Biotechnology Advances¸ 24(5)¸ September-October¸pp. 427-451.
[10] Ahmad S. Ali A. Ashfaq A. 2016. “Heavy metal Pollution¸ Sources¸ Toxic Effects and Techniques Adopted for Controlˮ. International Journal of Current Research and Academic Review¸ 4(6)¸ pp. 39-58.
Ahmad S. Ali A. Ashfaq A. 2016. [9] Wang J. Chen C. 2009. “Biosorbents for heavy metals removal and their futureˮ . Biotechnology Advances¸ 27(2)¸ Marh-April¸ pp. 195-226.
[] Ghaemi, N., Zereshki, S., & Heidari, S. (2017). Removal of lead ions from water using PES-based nanocomposite membrane incorporated with polyaniline modified GO nanoparticles: Performance optimization by central composite design. Process Safety and Environmental Protection, 111, 475-490.
[] Yurekli, Y., 2016. Removal of heavy metals in wastewater by using zeolite nano-particles impregnated polysulfone membranes. Journal of hazardous materials, 309, pp.53-64.
[] Ghaemi, N., Madaeni, S. S., Daraei, P., Rajabi, H., Zinadini, S., Alizadeh, A., ... & Ghouzivand, S. (2015). Polyethersulfone membrane enhanced with iron oxide nanoparticles for copper removal from water: application of new functionalized Fe3O4 nanoparticles. Chemical Engineering Journal, 263, 101-112.
[] Daraei, P., Madaeni, S. S., Ghaemi, N., Salehi, E., Khadivi, M. A., Moradian, R., & Astinchap, B. (2012). Novel polyethersulfone nanocomposite membrane prepared by PANI/Fe3O4 nanoparticles with enhanced performance for Cu (II) removal from water. Journal of Membrane Science, 415, 250-259.
[] Mahmoud, M. E., Fekry, N. A., & El-Latif, M. M. (2016). Nanocomposites of nanosilica-immobilized-nanopolyaniline and crosslinked nanopolyaniline for removal of heavy metals. Chemical Engineering Journal, 304, 679-691.
[] Padmavathi, R., Minnoli, M., & Sangeetha, D. (2014). Removal of heavy metal ions from waste water using anion exchange polymer membranes. International Journal of Plastics Technology, 18(1), 88-99.
[16] Azizi, S., Jafarbeigi, E., & Salimi, F. (2023). Removal of heavy metals and dye from water and wastewater using nanofiltration membranes of polyethersulfone modified with functionalized iron-silica nanoparticles. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 45(3), 6856-6868.
[17] Dadari, S., Rahimi, M., & Zinadini, S. (2022). Novel antibacterial and antifouling PES nanofiltration membrane incorporated with green synthesized nickel-bentonite nanoparticles for heavy metal ions removal. Chemical Engineering Journal, 431, 134116.
