سنتز کامپوزیت‌های جدید پلي آنيلن و پوست پرتقال و امکان‌سنجی کاربرد آن در حذف سرب از محيط آبي

محورهای موضوعی : پلیمرهای پیشرفته

ایمان فریرزاده ¹ , مجید ریاحی سامانی ²

1 - سنتز کامپوزیت های جدید پلی آنیلن و پوست پرتقال و امکان سنجی کاربرد آن درحذف سرب از محیط آبی
2 - گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی مکانیک و عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر

تاریخ دریافت : 1402/02/26 تاریخ پذیرش : 1402/07/10 تاریخ انتشار : 1403/10/12

کلید واژه: کامپوزیت, پلی‌آنیلین, پوست پرتقال, جذب سطحی, سرب.,

چکیده مقاله :

در این پژوهش، هدف سنتز کامپوزیت‌های مختلف پلی آنیلین و پوست پرتقال در حلال­های آبی و غیرآبی در حضور پلی­اتیلن­گلیکول و بررسي عملکرد آن در جذب سرب از آب بوده است. آزمایش­ها جذب سرب با استفاده از این کامپوزیت‌ها به‌صورت ناپیوسته با استفاده از محلول­های آزمایشگاهی حاوی سرب انجام گرفته است. نتایج این تحقیق نشان داد کامپوزیت پلی آنیلین و پوست پرتقال درصد حذف سرب بسیار بالاتری نسبت به پوست پرتقال به‌تنهایی دارد. بهترین کامپوزیت سنتز شده در حلال آب و اتانول و در حضور g/L 2 پلی‌اتیلن گلیکول با 12/82 درصد حذف به دست آمد. در کلیه کامپوزیت‌های سنتز شده، حضور پلی‌اتیلن گلیکول در مرحله سنتز بسیار مؤثر واقع شده و توانسته راندمان حذف را بیشتر کند. نتایج حاصل از آنالیز سایز حفرات و آنالیز سطح ویژه‌ی BET نشان داد سطح ویژه در کامپوزیت پلی آنیلین و پوست پرتقال سنتز شده در حلال آب و اتانول در حضور 2 گرم بر لیتر پلی‌اتیلن گلیکول با 026/7 مترمربع بر گرم بیشتر از همه کامپوزیت‌ها است و عکس‌های SEM تهیه شده حاکی از پوشش بهتر و یکنواخت‌تر پلی آنیلین بر پوست پرتقال در این کامپوزیت بود. برای کامپوزیت پلی آنیلین و پوست پرتقال سنتز شده در حلال آب و اتانول و در حضور g/L 2 pH بهینه برابر 6، زمان تماس بهینه 30 دقیقه به دست آمد و فرآیند جذب از ایزوترم­های لانگمویر و فروندلیچ پیروی کرد. حداکثر مقدار جذب برای این جاذب 51/25 میلی‌گرم بر گرم به دست آمد.

چکیده انگلیسی:

The aim of this study was to synthesis different polyaniline and orange peel composites in aqueous and non-aqueous solvents in the presence of polyethylene glycol and investigating of its performance in adsorption of lead. Adsorption experiments were carried out using this composite in batch mode. The results showed that the polyaniline and orange peel composite had a higher lead removal rate than the orange peel alone. The best composite synthesized in water and ethanol solvents in the presence of 2 g / L of polyethylene glycol with 82.12% removal efficiency. In all the synthesized composites, the presence of polyethylene glycol was very effective at the synthesis stage and was able to increase the removal efficiency. The results of BET analysis showed that the specific surface area in the polyaniline and the orange peel composite synthesized in water and ethanol in the presence of 2 g / L polyethylene glycol with 7.026 m² / g was above all. The SEM images showed better and more uniform polyaniline coating on the orange peel in this composite. For polyaniline and orange peel composite synthesized in water and ethanol solvent in the presence of 2 g / L polyethylene glycol, optimum pH was occurred at pH 6, the optimum contact time was occurred at 30 min and the adsorption process was followed by Langmuir and Freundlich isotherms. The maximum adsorption value for this adsorbent was 25.51 mg / g.

منابع و مأخذ:


[1] ا. تقوایی پور، "آنالیز آب"، جلد اول، انتشارات دانشگاه اراک، صفحه 5، 1394.

[2] ف. دهقانی، ر. راهنمایی، م. ج. ملکوتی و س. سعادت، "بررسی وضعیت نسبت کلسیم به منیزیم در برخی از آب¬های آبیاری کشور"، پژوهش آب در کشاورزی، دوره 29، شماره 1، صفحه 129-117، 1391.

[3] ا. فدایی، ع. پورخباز، غ. نبي بيدهندي، م. ج. امیری، ا. جمشیدی و ه. الهی، "حذف كروم 6 ظرفيتي از محلول¬هاي آبي به‌وسیله‌ی كربن هسته¬ی سنجد و عناب و مقايسه¬ی آن با كربن فعال گرانولي"، محیط‌شناسی، دوره 39، شماره 3، صفحه 22-13، 1392.

[4] W. Chiayu, H. Mouri, Sh. Sh. Chen & D. Zh. Zhang, "Removal of traceamount mercury from wastewater by forward osmosis", Journal of Water Process Engineering, vol. 14, pp. 108-116, 2012.

[5] F. Banat, S. Al-Asheh & L. AlMakhadmeh, "Kinetics and Equilibrium Study of Cadmium Ion Sorption onto Date Pits - An Agricultural Waste", Adsorption Science & Technology, vol. 21, pp. 245-260, 2003.

[6] V. A. Papaevangelou, G. D. Gikas & V. A. Tsihrintzis, "Chromium removal from wastewater using HSF and VF pilot-scale constructed wetlands: Overall performance, and fate and distribution of this element within the wetland environment", Chemospher, vol. 168, pp. 716-730, 2017.

[7] E. Cheraghi, E. Ameri & A. Moheb,"Continuous biosorption of Cd (II) ions from aqueous solutions by sesame waste: thermodynamics and fixed-bed column studies", Desalination and water treatment, vol. 57, pp. 6936-6949, 2016.

[8] Z. Azizi Haghighat & E. Ameri, "Synthesis and characterization of magnetic wheat straw for lead adsorption", Desalination and water treatment, vol. 57, pp. 9813-9823, 2016.

[9] E. Cheraghi, E. Ameri & A. Moheb, "Adsorption of cadmium ions from aqueous solutions using sesame as a low-cost biosorbent: kinetics and equilibrium studies", International Journal of Environmental Science and Technology, vol. 12, pp. 2579-2592, 2015.

[10] س. غ. هاشمی پور زواره، ف. تدین و ر. کرمی اسبو، "تهیه نانو کامپوزیت مغناطیسی چند جزیی اصلاح شده با پوست پرتقال و بررسی کارآیی آن در جذب ویتامین B5 از محلو ل‌های آبی"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 16، شماره 2، صفحه 37-27، 1401.

[11] ح. قمی، آ، سپیانی و م. میرحاج، "ساخت و بررسی خواص داربست (کیتوسان/ پلی‌وینیل‌پیرولیدون) حاوی کتیرا به روش خشکاندن انجمادی"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 14، شماره 1، صفحه 27-43، 1399.

[12] ف. حیدری، ر. بازرگان لاری و م. ا. بحرالعلوم، "ساخت و بررسی خواص نانوکامپوزیت طبیعی و زیست سازگار کایتوسن/مگنتیت"، دوره 9، شماره 3، صفحه 247-256، 1394.

[13] M. Riahi Samani, S. M. Borghei, A. Olad & M. J. Chaichi, "Removal of chromium from aqueous solution using polyaniline–poly ethylene glycol composite", Journal of hazardous materials, , vol 184, no. 1, pp. 248-254, 2010.

[14] R. Karthik & S. Meenakshi, "Removal of hexavalent chromium ions from aqueous solution using chitosan /polypyrrole composite", Desalination and Water Treatment, vol 56, no. 6, pp. 1587-1600, 2015.

[15] M. S. Ansari, R. Kumar, S. A. Ansari, S. P. Ansari, M. A. Barakat, A. Alshahrie & M. H. Cho, "Anion selective pTSA doped polyaniline@graphene oxid-multiwalled carbon nanotube composite for Cr(VI) and Congo red adsorption", Journal of colloid and interface Science, vol. 496, pp. 407-415, 2017.

[16] J. Ren, X. Huang, N. Wang, K. Lu, X. Zhang, W. Li & D. Liu, "Preparation of polyaniline-coated polyacrylonitrile fiber mats and their application to Cr(VI) removal", Synthetic Metals, vol 1, pp. 255-266, 2016.

[17] E. Nazarzadeh Zare, A. Motahari & M. Silanpaa, "Nanoadsorbents based on conducting polymer nanocomposites with main focus on polyaniline and its deratives for removal of heavy metal ions/dyes: A review", Environmental Research, pp. 173-195, 2018.

[18] T. Najim & A. Salim, "Polyaniline nanofibers and nanocomposites: Preparation, characterization, and application for Cr(VI) and phosphate ions removal from aqueous solution", Arabian Journal of Chemistry, vol. 10, pp. 3459-3467, 2017.
[19] R. Karthik & S. Meenakshi, "Removal of hexavalent chromium ions using polyaniline/silica gel composite", Journal of Water Engineering, vol. 1, pp. 37-45, 2014.

[20] M. Hallaji Qomi, H. Eisazadeh, M. Hosseini & H. Azizi Namaghi, "Manganese removal from aqueous media using polyaniline nanocomposite coated on wood sawdust", Synthetic Metals, vol. 194, pp. 153-159, 2014.

[21] M. Riahisamani & D. Toghraie, "Removal of hexavalent chromium from water using polyaniline/wood sawdust/polyethylen glycol composite:an experimental study", Journal of Environmental Health Science and Engineering, vol. 17, pp. 53-62, 2019.

[22] M. Riahi Samani, S. M. Borghei, A. Olad & M. J. Chaich, "Influence of polyaniline synthesis conditions on its capability for removal and recovery of chromium from aqueous solution", Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), vol. 30, no. 3, pp. 97-100, 2011.

[23] M. Gorbani & M. Soleimani, "Application of polyaniline nanocomposite coated on rice husk ash for removal of Hg(II) from aqueous media", Synthetic Metals, vol. 161, pp. 1430-1433, 2011.

[24] M. S. Mansour, M. E. Ossman & H. A. Farag, "Removal of Cd(II) ion from water by adsorption onto polyaniline coated on sawdust", Desalination, vol. 272, pp. 301-305, 2011.

[25] ن. اکاتی، "استفاده از پوست پرتقال اصلاح شده به‌عنوان جاذب جهت حذف فلزات سنگین سرب و مس از محلول آبی"، فصلنامه علمی محیط زیست، شماره 44، صفحه 56-50، 1392.

[26] ف. رئوف، ح. اسماعیلی و م. کوثری فرد، "بررسی رفتار سینتیکی جذب یون سرب از محلول‌های آبی با استفاده از برگ درخت کنار زغالی شده"، مجله محیط زیست طبیعی، دوره 69، شماره 4، صفحه 1061-1075، .1395

[27] م. مهراسبی و ز. فرهمند کیا، "حذف فلزات سنگین از محیط آبی توسط جذب سطحی بر روی پوست موز اصلاح شده"، مجله سلامت و محیط، شماره 1، صفحه 56-67، 1387.

[28] ن. جعفرزاده حقیقی فرد، ن. منگلی زاده، ا. تکدستان و م. ا. دیناری، "جذب فلز روی (Zn2+) از محلول¬های آبی به‌وسیله کتین استخراجی از پوسته خرچنگ کاراپاس"، مجله علوم و تکنولوژی محیط زیست، شماره 16، صفحه 461-472، 1393.

[29] S. A. Hosseini, M. R. Samani & D. Toghraie, "Removal of hexavalent chromium from aqueous solution using ostrich feathers amended by polyaniline", Journal of Materials Research and Technology, vol. 15, pp. 488-499, 2021.


[30] S. A. Hosseini, M. R. Samani & D. Toghraie, "Investigating the hexavalent chromium removal from aqueous solution applying bee carcasses and corpses modified with Polyaniline", Scientific Reports, vol. 11, no. 1, pp. 119-129, 2021.

[31] S. A. Hosseini, M. R. Samani & D. Toghraie, "Removal of hexavalent chromium from aqueous media using pomegranate peels modified by polymeric coatings: effects of various composite synthesis parameters", Synthetic Metals, vol. 265, pp. 116-126, 2020.