استفاده از نانوکامپوزیت طبیعی کیتوزان/ کربن فعال/ آهن؛ در حذف کادمیوم

وجود فلزات سنگین مانند کادمیوم سمی در فاضلاب‌های صنعتی یکی از منابع اصلی آلودگی آب هستند که موجب بروز آسیب‌های جدی برای انسان و محیط‌زیست می‌شوند. از این‌ رو برخی از محققین دانشگاه یاسوج، امیرکبیر و ارومیه در یک همکاری تحقیقاتی موفق شدند تا نانوکامپوزیت طبیعی کیتوزان/ کربن فعال/ آهن را تولید نمایند و از آن در حذف کادمیوم محلول آبی استفاده نمایند.

وجود فلزات سنگین در فاضلاب‌ها که به آب‌های سطحی می‌رسند باعث ایجاد نگرانی‌های شدید زیست‌محیطی و هم‌چنین آسیب‌های جدی برای سلامتی انسان می‌شود. کادمیوم یکی از فلزات سنگین موجود در فاضلاب صنایع مختلف از قبیل سیمان، تولید رنگدانه و باطری، مجتمع‌های پتروشیمی و … است؛ که برای بافت‌های مختلف بدن از جمله کلیه‌ها و کبد بسیار خطرناک می‌باشد و باید از منابع آبی جدا شوند.

روش‌های مختلفی برای حذف این فلزات موجود است که یکی از آن‌ها فرایند جذب می‌باشد. این فرایند مزایای زیادی مانند کنترل آسان عملیات و هزینه‌های پایین دارد. مهم‌ترین عامل در فرایند جذب، انتخاب جاذب مناسب با عملکرد بالا می‌باشد. یکی از جاذب‌های صنعتی موجود، کربن فعال است که با توجه به ساختار متخلخل منحصر به فرد، مقاومت شیمیایی و مکانیکی بالا، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. پسماند کشاورزی مواد خام مناسب و ارزان برای تولید کربن فعال صنعتی محسوب می‌شوند.

امروزه کیتوزان، به عنوان یک پلیمر زیستی به دلیل توانایی جذب بالا، در تصفیه فاضلاب بسیار مورد توجه واقع شده است و اخیراً برای اصلاح جاذب‌های شناخته شده مانند کربن فعال استفاده می‌شود. این ماده توسط فرایندهای مختلف از مواد طبیعی قابل استحصال است. هم‌چنین موادی مانند نانوذرات آهن، عملکرد جاذب را افزایش می‌دهند که به صورت کامپوزیت در جاذب‌ها استفاده می‌شود.

در این تحقیق که نتایج آن در قالب یک مقاله معتبر علمی بین‌المللی منتشر گردیده است، خانم دکتر حکیمه شریفی‌فرد و همکارانش، کیتوزان طبیعی را با استفاده از روش سونوشیمیایی از پوسته میگو و هم‌چنین کربن فعال مورد استفاده را از زیست‌توده ساقه انگور تولید نمودند. خصوصیات نانوکامپوزیت زیستی کیتوزان/ کربن فعال/ نانوذرات آهن که با استفاده از روش سونوشیمیایی سنتز شده است، با استفاده از روشهای FTIR ،SEM و BET مشخص گردید.

در این پژوهش، نانوکامپوزیت زیستی سنتز شده جهت حذف کادمیوم از یک محلول رقیق در دو فرایند پیوسته و ناپیوسته استفاده شده است. در فرایند جذب ناپیوسته پس از بررسی و مطالعه تأثیرات پی‌هاش خوراک، میزان جاذب و غلظت کادمیوم، شرایط بهینه معرفی گردیده است که با توجه به داده‌های لانگمیر حداکثر میزان جذب کادمیوم توسط این نانوکامپوزیت زیستی، ۳۴۴ میلی‌گرم بر گرم گزارش شده است.

هم‌چنین برای بررسی کاربرد صنعتی این نانوکامپوزیت سنتز شده، فرایند جذب در یک سیستم پیوسته در سه سیکل انجام شده است که به طور متوسط ظرفیت جذب ۲۳۰ میلی‌گرم بر گرم به دست آمده است. نتایج فرایند پیوسته بیانگر توانایی بالای این نانوکامپوزیت در کاربردهای صنعتی می‌باشد.

☑ لینک مقاله