کاربرد ضایعات پوست میگو در سنتز سبز نانو کامپوزیت پلیمری حاوی نانوذرات اکسید آهن جهت حذف سموم شیمیایی از منابع آبی

محورهای موضوعی : فصلنامه کیفیت و ماندگاری تولیدات کشاورزی و مواد غذایی

رویا بهروز ¹ (دانشجوی دکترا، گروه شیمی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران)
دادخدا غضنفری ² (دانشیار، گروه شیمی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران)
ناهید رستاخیز ³ (استادیار، گروه شیمی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران)
عنایت الله شیخ حسینی ⁴ (دانشیار، گروه شیمی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران)
سید علی احمدی ⁵ (استادیار، گروه شیمی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران)

تاریخ دریافت : 1402/01/07 تاریخ پذیرش : 1402/02/12 تاریخ انتشار : 1402/06/21

کلید واژه: ضایعات, پوست میگو, پوست پسته, اکسید آهن, کیتوسان,

چکیده مقاله :

افزایش تولید ضایعات مواد غذایی و ورود آنها به محیط زیست از طریق زباله‌های شهری ، مشکلات فراوانی را برای منابع زیستی به وجود آورده است. لذا ارائه روشهای نوین در حذف و استفاده بهینه از ضایعات خوراکی از اهمیت زیادی برخوردار است. تهیه نانو کامپوزیت های پلیمری از ضایعات مواد خوراکی یکی از روشهای استفاده بهینه از این مواد می‌باشد. در این کار پژوهشی نانو کامپوزیت پلیمری کیتوسان حاوی نانوذرات اکسید آهن با استفاده از ضایعات پوست میگو و عصاره پوست سبز پسته تهیه شد. همچنین تاثیر این کامپوزیت به عنوان فیلتر در حذف سم مالاتیون از منابع آبی در شرایط مختلف غلظت سم، میزان جاذب و pH مورد بررسی قرارگرفت. نتایج بررسی مورفولوژی و ویژگی سطح نانوکامپوزیت تهیه شده با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان می‌دهد میانگین اندازه قطر نانوالیاف در این ساختار حدود 40 نانومتر می‌باشد. همچنین وجود ذرات نانومتری اکسید اهن با میانگین اندازه 47 نانومتر در ساختار دیده می‌شود. همچنین نتایج آزمایش جذب توسط نانو جاذب نشان داد بیشترین میزان جذب سم مالاتیون به میزان 90 درصد در pH=7 و با مقدار 0.7 گرم جاذب انجام می‌شود.

چکیده انگلیسی:

The increase in the production of food waste and their entry into the environment through urban waste has created many problems for biological resources. Therefore, it is very important to present new methods in the elimination and optimal use of food waste. Preparation of polymer nanocomposites from food waste is one of the methods of optimal use of these materials. In this research work, chitosan polymer nanocomposite containing iron oxide nanoparticles was prepared using shrimp skin waste and pistachio green skin extract. Also, the effectiveness of this composite as a filter in removing malathion poison from water sources was investigated in different conditions of poison concentration, amount of adsorbent and pH. The results of examining the morphology and surface characteristics of the prepared nanocomposite using electron microscope images show that the average diameter of nanofibers in this structure is about 40 nm. Also, the presence of iron oxide nanometer particles with an average size of 47 nm can be seen in the structure. Also, the results of absorption test by nano adsorbent showed that the maximum amount of absorption of malathion poison is 90% at pH=7 and with 0.7 grams of adsorbent.

منابع و مأخذ:

1-         Lee K-T, Chen W-H, Sarles P, Park Y-K, Ok YS. Recover energy and materials from agricultural waste via thermochemical conve-rsion. One Earth. 2022;5(11):1200-4.

2-         Nanda S, Berruti F. Municipal solid waste management and landfilling technologies: a review. Environmental Chemistry Letters. 2021;19(2):1433-56.

3-         Ravanipour M, Bagherzadeh R, Mahvi AH. Fish and shrimp waste management at household and market in Bushehr, Iran. Journal of Material Cycles and Waste Mana-gement. 2021;23(4):1394-403.

4-         Santos VP, Marques NSS, Maia P, Lima MAB, Franco LO, Campos-Takaki GM. Sea-food Waste as Attractive Source of Chitin and Chitosan Production and Their Applications. International journal of molecular sciences. 2020;21,12-25.

5-         Amiri H, Aghbashlo M, Sharma M, Gaffey J, Manning L, Moosavi Basri SM, et al. Chitin and chitosan derived from crusta-cean waste valorization streams can support food systems and the UN Sustainable Dev-elopment Goals. Nature Food. 2022;3(10): 822-8.

6-         Guarnieri A, Triunfo M, Scieuzo C, Iann-iciello D, Tafi E, Hahn T, et al. Antimicrobial properties of chitosan from different develo-pmental stages of the bioconverter insect Her-metia illucens. Scientific Reports. 2022;12 (1):8084.

7-         Zamora-Ledezma C, Negrete-Bolagay D, Figueroa F, Zamora-Ledezma E, Ni M, Ale-xis F, et al. Heavy metal water pollution: A fresh look about hazards, novel and conve-ntional remediation methods. Environmental Technology & Innovation. 2021;22:101504.

8-         Shao S, Zeng F, Long L, Zhu X, Peng LE, Wang F, et al. Nanofiltration Membranes with Crumpled Polyamide Films: A Critical Review on Mechanisms, Performances, and Environmental Applications. Environmental Science & Technology. 2022;56(18):12811-27.

9-         Hussein AK. Applications of nanotechn-ology in renewable energies-A comprehe-nsive overview and understanding. Renew-able and Sustainable Energy Reviews. 2015;-42:460-76.

10- Jamkhande PG, Ghule NW, Bamer AH, Kalaskar MG. Metal nanoparticles synthesis: An overview on methods of preparation, adv-antages and disadvantages, and applications. Journal of Drug Delivery Science and Tech-nology. 2019;53:101174.

11- Jadoun S, Arif R, Jangid NK, Meena RK. Green synthesis of nanoparticles using plant extracts: a review. Environmental Chemistry Letters. 2021;19(1):355-74.

12- Kumar H, Bhardwaj K, Dhanjal DS, Nepovimova E, Șen F, Regassa H, et al. Fruit Extract Mediated Green Synthesis of Metallic Nanoparticles: A New Avenue in Pomology Applications. International Journal of Mole-cular Sciences. 2020;21(22):8458.

13- Toghiani J, Fallah N, Nasernejad B, Mah-boubi A, Taherzadeh MJ, Afsham N. Susta-inable Pistachio Dehulling Waste Manage-ment and Its Valorization Approaches: A Review. Current Pollution Reports. 2022.

14- Lee S-Y, Jang D-I, Kim D-Y, Yee K-J, Nguyen H-Q, Kim J, et al. UV laser deco-ntamination of chemical warfare agent simulants CEPS and malathion. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chem-istry. 2021;406:112989.

15- Morone P, Koutinas A, Gathergood N, Arshadi M, Matharu A. Food waste: Chall-enges and opportunities for enhancing the emerging bio-economy. Journal of Cleaner Production. 2019;221:10-6.

16- Bakshi PS, Selvakumar D, Kadirvelu K, Kumar NS. Chitosan as an environment frie-ndly biomaterial–a review on recent mod-ifications and applications. International Jou-rnal of Biological Macromolecules. 2020; 150:1072-83.

17- Rana A, Yadav K, Jagadevan S. A comprehensive review on green synthesis of nature-inspired metal nanoparticles: Mech-anism, application and toxicity. Journal of Cleaner Production. 2020;272:122880.

18- Salem SS, Fouda A. Green Synthesis of Metallic Nanoparticles and Their Prospective Biotechnological Applications: an Overview. Biological Trace Element Research. 2021; 199(1):344-70.

19- Soto KM, Quezada-Cervantes CT, Hern-ández-Iturriaga M, Luna-Bárcenas G, Vazq-uez-Duhalt R, Mendoza S. Fruit peels waste for the green synthesis of silver nanoparticles with antimicrobial activity against foodborne pathogens. LWT. 2019;103:293-300.