تهيه، بررسي ويژگي ها و كاربرد نانوكامپوزيت‌زيستي حاوي پلي ساكاريد و هيدروكسيدهاي لايه اي دوگانه اصلاح شده با تانيك‌اسيد براي حذف رنگزاهاي نساجي از پساب

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

دكتري

اخيراً هيدروكسيدهاي لايه¬اي دوگانه (LDH) به‌عنوان جاذب‌هاي قوي براي حذف رنگزاها بسيار مورد توجه هستند. به دليل سطح مخصوص بالا و پايداري شيميايي خوب، LDH ها عملكرد جذبي عالي دارند. اين تركيب¬ها غير¬سمي، ارزان و به‌راحتي در دسترس هستند و همچنين بازيابي آن‌ها به‌سادگي صورت مي‌پذيرد. در پژوهش حاضر، در ابتدا ZnFe LDH در فرايندي دومرحله‌اي شامل رسوب‌دهي همزمان و اكسيداسيون تهيه گرديد. در مرحله بعد به‌منظور افزايش فضاي ميان لايه‌اي LDH تهيه شده و تسهيل توزيع آن در بافت پليمري كيتوسان، ZnFe LDH با تانيك‌اسيد عمل شد. نتايج آزمون XRD نشان‌دهنده پخش‌شدگي لايه‌هاي LDH در نتيجه نفوذ آنيون بزرگ تانيك‌اسيد در فضاي ميان لايه‌اي بود. در ادامه، فيلم‌هاي نانوكامپوزيت‌زيستي حاوي كيتوسان، تانيك‌اسيد و ZnFe LDH با كاربرد روش قالب‌گيري محلول ساخته شدند و براي حذف رنگزاي راكتيو آبي 4 (RB4) از محلول آبي به كار رفتند. روش‌هاي شناسايي مختلف شامل XRD، FTIR ، FESEM ، EDS و BET براي تعيين خواص فيزيكي و شيميايي جاذب تهيه‌شده به كار رفت. همچنين تأثير درصد LDH و درصد تانيك‌اسيد در فيلم‌هاي نانوكامپوزيت زيستي بر درصد رطوبت محتوي، درصد حلاليت در آب و درصد تورم با كاربرد روش وزن سنجي تعيين گرديد. دو عامل درصد LDH و درصد تانيك‌اسيد به‌عنوان متغيرهاي مستقل در نظر گرفته شدند و در سه سطح 0%، 10% و 20% تغيير داده شدند. تجزيه و تحليل واريانس دوعاملي با مدل اثرهاي تصادفي براي تحليل نتايج به كار رفت. نتايج نشان داد كه در سطح معني‌داري 5%، درصد تانيك‌اسيد و درصد LDH عوامل تأثيرگذاري بر درصد حلاليت و درصد رطوبت محتوي فيلم‌هاي نانوكامپوزيت‌زيستي نبودند. همه فيلم‌هاي تهيه‌شده داراي حلاليت بسيار پاييني (كمتر از 1%) در آب بودند كه اين نتيجه براي كاربرد آن‌ها به‌عنوان جاذب بسيار مطلوب است. درصد رطوبت محتوي فيلم‌ها نيز در محدوده 1/12-1/10 بود و به‌طور معناداري با تغيير درصد LDH و تانيك‌اسيد تغيير نكرد. ولي درصد تورم فيلم‌ها كه در محدوده 268-115 بود، به‌طور معناداري با افزايش درصد LDH و درصد تانيك‌اسيد كاهش نشان داد. روش سطح پاسخ با طراحي باكس-بنكن براي بهينه كردن درصد تانيك‌اسيد، درصد ZnFe LDH در فيلم نانوكامپوزيت‌زيستي و همچنين شرايط كاربردي در فرايند جذب (pH، مقدار جاذب و زمان) به كار رفت. هر كدام از پنج متغيرهاي مستقل در نظر گرفته‌شده در سه سطح به اين شرح تغيير داده شدند: درصد LDH: 0، 10 و 20 درصد، درصد تانيك‌اسيد: 0، 10 و 20 درصد، pH محلول: 5، 7 و 9، مقدار جاذب: 5/0، 1 و 5/1 گرم‌بر‌ليتر و زمان: 30، 60 و 90 دقيقه. پس از انجام آزمايش‌ها و تفسير نتايج با كاربرد روش تجزيه و تحليل واريانس، رابطه بين متغيرهاي مستقل در نظر گرفته‌شده و متغير پاسخ (درصد حذف رنگزاي RB4) با معادله رياضي درجه دومي تطبيق داده شد (96/0=R2). نتايج نشان داد كه افزايش درصد LDH، كاهش pH، افزايش زمان جذب و افزايش مقدار جاذب به‌طور معناداري موجب افزايش درصد حذف رنگزا شدند. شرايط بهينه برآورد شده براي حذف رنگزاي RB4 به اين صورت بود: درصد LDH: 20، درصد تانيك‌اسيد: 10، 5=pH، زمان: 71 دقيقه و مقدار جاذب: 5/1 گرم‌بر‌ليتر. اعمال اين شرايط منجر به حذف 2/98 % رنگزا گرديد. بيشينه ظرفيت جذب فيلم نانوكامپوزيت‌زيستي بهينه‌شده مقدار mg g-1 406 براي رنگزاي RB4 بود. در ادامه، با توجه به اينكه در بسياري از سامانه‌هاي تصفيه از دانه‌هاي پليمري براي پر كردن ستون‌هاي تصفيه استفاده مي‌گردد و همچنين با توجه به خواص جذبي اميدواركننده مخلوط اكسيدهاي فلزي (MMO) مشتق شده از LDH، دانه‌هاي نانوكامپوزيت‌زيستي محتوي كيتوسان و LDH اصلاح‌شده با تانيك‌اسيد و كيتوسان و MMO اصلاح‌شده با تانيك‌اسيد تهيه گرديد و عملكرد جذبي آن‌ها براي حذف همزمان سه رنگزاي راكتيو زرد 4 (RY4)، راكتيو قرمز 2 (RR2) و RB4 بررسي گرديد. طراحي آزمايش‌ها براساس طرح عاملي كامل صورت پذيرفت و نتايج با كاربرد روش تجزيه و تحليل واريانس تفسير شدند. نتايج نشان داد كه در مقايسه بين فيلم و دانه‌هاي تهيه‌شده با تركيب كامپوزيتي مشابه، بيشينه ظرفيت جذب براي رنگزاي RB4 براي دانه‌ها (mg g-1 483) بيشتر از فيلم نانوكامپوزيت‌زيستي (mg g-1 406) بود. همچنين دانه‌هاي نانوكامپوزيت‌زيستي محتوي MMO در مقايسه با دانه‌هاي محتوي LDH بيشينه ظرفيت جذب پايين‌تري ( mg g-1 332>) را براي هر سه رنگزاي موردمطالعه نشان دادند.

218951

شيمي نساجي و علوم الياف

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان