حذف انتخابی کروم شش ظرفیتی با استفاده از یک پلیمر آلی کووالانسی مبتنی بر ایمین سنتز شده به روش سبز مشتق شده از نشاسته اکسید شده

کد مقاله : 1248-ICOC

نویسندگان

نیره السادات تدینی *، محمد دیناری دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده مقاله

کروم شش‌ظرفیتی (Cr(VI)) به‌عنوان یکی از آلاینده‌های بسیار سمی، جهش‌زا و سرطان‌زا شناخته می‌شود و تحرک بالای آن در محیط‌های آبی همراه با ویژگی‌های اکسیدکنندگی قوی، تهدیدی جدی برای سلامت عمومی و محیط زیست محسوب می‌کند. روش‌های سنتی حذف Cr(VI) اغلب با محدودیت‌هایی از جمله بازده پایین، انتخاب‌پذیری کم و کارایی ناکافی در محیط‌های اسیدی مواجه هستند. در این مطالعه، یک پلیمر آلی شبکه‌ای مبتنی بر ایمین (COP) با ساختار متخلخل، از طریق واکنش کندانساسیون شف‌بیس در فاز آبی بین نشاسته دی‌آلدهید شده (DAS) و ۲،۶-دی‌آمین‌پیریدین سنتز شد. پیش‌ماده DAS با اکسیداسیون انتخابی نشاسته ذرت با استفاده از پرایودات تهیه گردید و پارامترهای کلیدی واکنش شامل نسبت مولی اکسیدانت به زیرلایه، pH، دما و زمان واکنش به‌صورت سیستماتیک بهینه‌سازی شدند تا بیشینه تشکیل گروه‌های آلدهیدی حاصل شود و در عین حال از تخریب بیش از حد زنجیره‌های پلی‌ساکاریدی جلوگیری شود. تحت شرایط بهینه، تقریباً ۴۷٪ تبدیل دیول‌های مجاور به گروه‌های آلدهیدی به دست آمد. محتوای آلدهید نشاسته اکسیده شده با استفاده از روش بازتیتراسیون کنترل شده با هیدروکسیل‌آمین هیدروکلراید به‌صورت کمی تعیین شد و کارایی فرآیند اکسیداسیون تأیید گردید. پس از اکسیداسیون، پلیمریزاسیون ایمین به‌راحتی در دماهای کمتر از ۶۰ درجه سانتی‌گراد انجام شد و پلیمر حاصل دارای شبکه متقاطع بالا، وزن کم و تخلخل زیاد بود و بازده سنتز آن بیش از ۷۵٪ گزارش شد. آنالیزهای ساختاری و طیف‌سنجی، از جمله طیف‌سنجی مادون قرمز (FT-IR) و پراش اشعه ایکس (XRD)، شواهد روشنی از تشکیل گروه‌های آلدهیدی، ایجاد پیوندهای ایمین و توسعه چارچوب شبکه‌ای منظم پلیمر ارائه دادند. مواد سنتز شده به‌عنوان جاذب Cr(VI) در محیط‌های آبی مورد ارزیابی قرار گرفتند. آزمایش‌های دسته‌ای با هدف بررسی تأثیر pH، غلظت اولیه کروم، زمان تماس و دما بر عملکرد جذب انجام شد. نتایج نشان داد که COP سنتز شده تمایل بالایی به جذب Cr(VI) در شرایط اسیدی ملایم دارد، که این امر ناشی از اثر هم‌افزایی سایت‌های هماهنگی ایمین، ساختار متخلخل و ویژگی‌های بار سطحی پلیمر است. بررسی‌ها نشان دادند که افزایش تعداد سایت‌های ایمینی و دسترسی آسان به گروه‌های فعال در شبکه متخلخل، نقش مهمی در بهبود ظرفیت جذب و کارایی فرآیند دارد.به طور کلی، این مطالعه نشان می‌دهد که پلیمر آلی شبکه‌ای مبتنی بر ایمین سنتز شده می‌تواند به‌عنوان یک جاذب مؤثر، پایدار و دوستدار محیط زیست برای حذف کروم شش‌ظرفیتی از پساب‌های صنعتی مورد استفاده قرار گیرد و مزیت‌های قابل توجهی نسبت به مواد جاذب سنتی ارائه دهد. این ماده علاوه بر بازده بالا در جذب Cr(VI)، به دلیل استفاده از پیش‌ماده‌های زیست‌تخریب‌پذیر و سنتز در شرایط آبی و ملایم، یک گزینه مقرون‌به‌صرفه و پایدار برای تصفیه محیط‌های آبی آلوده محسوب می‌شود.

کلیدواژه ها

نشاسته دی آلدهید (DAS)، پلیمر باز شیف، پلیمر آلی کووالانسی پایه ایمین (COP)، حذف انتخابی فلزات سنگین، سنتز سبز

وضعیت: پذیرفته شده