فعالیت های پژوهشی

حذف رنگ متیلن آبی از محیط های آبی با استفاده از نانو ذرات مس کبالتیت

 

بیان مسأله

در بسیاری از فرآیندهای صنعتی از رنگهای شیمیایی برای مقاصد گوناگون از جمله منسوجات,لوازم آرایشی,دارویی,کاغذ,چرم و... استفاده می شود.یکی از دشوارترین فاضلاب ها به جهت تصفیه،فاضلاب صنایع نساجی و رنگرزی می باشد.در حدود 10 تا 15 درصد از رنگهای نساجی وارد فاضلاب می شود.پسابهای به شدت رنگی نه تنها زیبایی محیط زیست را نابود می کنند بلکه سمیت زیاد آنها سلامت موجودات زنده را به مخاطره می اندازد.رنگ ها اغلب حساسیت زا,جهش زا و سرطان زا هستند.همچنین می توانند باعث افزایش ضربان قلب,شوک,استفراغ,زردی و بیماریهای دیگر شوند.بنابراین تصفیه ی موثر و اقتصادی این گونه پسابها ضروری به نظر می رسد .برای تصفیه فاضلابهای رنگی از روشهای فیزیکی و شیمیایی متعددی استفاده می شود.با این حال این فناوری ها عمومأ در حذف رنگ,بی اثر،گران و برای طیف گسترده فاضلابهای رنگی کمتر سازگار هستند زیرا ترکیبات آلی آروماتیک مصنوعی ساختار رنگ را پایدار و تقریبأ زیست تخریب ناپذیر کرده است.انتخاب تکنولوژی مناسب برای تصفیه ی آلاینده های خطرناک به سه عامل ماهیت آلاینده,غلظت آلاینده و فضای آلوده شده بستگی دارد.

 

 

اهمیت و ضرورت پژوهش

آلاینده های مختلف از جمله رنگ ها و یونهای فلزات سنگین با ورود به اکوسیستم منجر به آلودگی های زیست محیطی جدی می شوند.

در صنایع نساجی،چرم،کاغذ،لاستیک،لوازم آرایشی بهداشتی و شوینده های مصنوعی مقدار زیادی رنگ

استفاده می شود، پساب خروجی این صنایع زندگی انسانها و حیوانات را به خطر می اندازد. همانطور که اشاره شد یکی از این رنگها متیلن  آبی است که محلول در آب می باشد و به طور گسترده ای در صنایع نساجی کاربرد دارد. با این حال به خاطر خطرات زیست محیطی و سلامت حذف این رنگ آلی از پساب صنایع امری کاملأ ضروری به نظر می رسد.

 

 

 

 

 

نتایج پژوهش

پس ازسنتز و مشخصه یابی نانو ذرات با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف سنجی مادون قرمز، از آن کاتالیست در حضور هیدروژن پراکسید برای تخریب رنگ متیلن آبی از محلول آبی استفاده شد. عوامل موثر بر میزان تخریب متیلن آبی از قبیل مقدار هیدزوژن پراکسید، مقدار کاتالیست و pH بررسی و شرایط بهینه به منظور یافتن حداکثر تخریب رنگ توسط نانو کاتالیست معین گردید.

 

 

مراحل، جدول زمانی و تاریخ­های انجام
از 10/4/95	شروع به پژوهش و نوشتن مقاله
تا7/9/95	اتمام کار پژوهشی و اتمام نگارش مقاله

 

 

همکاران اجرایی و مسئولیت­ها

دکتر نکویی نیا(استاد مشاور،رعضو هیئت علمی دانشگاه پیام نور مرکز شهرکرد)، دکتر مومنی استاد مشاور و عضو هئت علمی دانشگاه پیام نور مرکز شهرکرد، دکتر کاظمی(استاد پژوهشگاه صنعت نفت تهران)، دکتر سمنانی هیئت علمی دانشگاه شهرکرد، دکتر مرادلو0 هیئت علمی دانشگاه الزهرا تهران)، دکتر یوسفی نژاد هیئت علمی دانشگاه شیراز

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

گزارش های پیوست

گزارش مقاله

آلودگی های زیست محیطی از زمان های اولیه و از قبایل کوچ نشین نقش مهمی در زندگی انسان بازی کرده است. انقلاب صنعتی ،افزایش جمعیت،شهر نشینی،استفاده از انواع کودهاوافت کشهادر کشاورزی و جنگلداری و انتقال آنها به انمسفر،خاک و روان آبها به مسئله نگران کننده ای تبدیل شده است.پساب های رنگی تولید شده در صنایع نساجی،کاغذ،پلاستیک،چرم،مواد غذایی و صنایع معدنی می توانند باعث مشکلات آلودگی آب به شکل کاهش نفوذ نور و کاهش فوتوسنتز شوند. برای حذف یا کاهش رنگ از روشهای فیزیکی،شیمیایی و بیولوژیکی زیادی استفاده شده است. این روشها می توانند جداگانه یا جهت افزایش کارایی با یکدیگر استفاده شوند. در صنعت مدرن نساجی ویژگی هایی مانند ثبات فیزیکی و شیمیایی،پایداری حرارتی و مقاومت در برابر تخریب کار حذف رنگ از فاضلاب را دشوار کرده است.

  یکی از رنگ زاهایی کاتیونی چند حلقه ای متیلن آبی با فرمول ^[1]C₁₆H₁₈ClN₃S  و  جرم مولی 85/319 است. در دمای اتاق به حالت جامد، بدون بو و به رنگ سبز تیره و در حالت محلول در آب به رنگ آبی می باشد که به خاطر ثبات نوری و قابلیت جذب خوب نسبت به الیاف، در صنایع نساجی بسیار مورد توجه قرار گرفته با این حال عوارضی مانند سوزش چشم،تهوع، استفراغ،تعرق شدید و سرگیجه باعث شده تا حذف این رنگ آلی مورد توجه بسیاری از محققین قرار گیرد.

به طور کلی در تصفیه فاضلاب و پساب روشهای زیادی به کار گرفته شده است. در این میان فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته توسط گونه های شیمیایی فعالی نظیر رادیکال های پراکسید و هیدروکسیل راه حل مناسبی برای تصفیه فاضلابهای صنعتی حاوی آلاینده های زیست تخریب ناپذیر هستند که یکی از آنها پیروی از فرایند فنتون می باشد.

پسابهای نساجی به عنوان یکی از بزرگترین منبع آلاینده شناخته شده است که اثرات زیست محیطی مخربی به جا میگذارد. مواد رنگی موجود در این پسابها خطری در کمین آبهای زیرزمینی و موجودات ساکن این اکوسیستم است. آبهای زیرزمینی به رودخانه ها و در نهایت به دریاها راه پیدا میکند، بنابراین آلودگی آبهای زیرزمینی میتواند خطر زیست محیطی جدی باشد.

در میان این آلایندهها آنهایی که رنگی هستند در مقایسه بسیار خطرناکترند و در حقیقت رنگی بودن این آلایندهها، شاخصی است که میتوان از آن برای شناسایی مواد آلاینده خطرناک استفاده کرد.

نخستین کاری که معمولا در تصفیه پسابها انجام میشود این است که کارهایی را انجام دهیم تا پسابهای رنگی

صنعت نساجی بدون رنگ از کارخانه خارج شود. با توجه به اهمیت این موضوع لازم است از فرآیندی استفاده کنیم تا مواد رنگزا بخصوص در پسابهای کارخانه های رنگرزی که کالاها و محصولات نساجی در آنجا رنگ میشود از خروجی نهایی پسابها جدا شده و در نهایت خروجی این پسابها بدون مواد رنگی باشد.

 

نوآوری تحقیق

از بین روش‌های بسیار زیادی که برای حذف ترکیبات و آلاینده‌های رنگی و آلی در محیط‌های آبی پیشنهاد شده است، فرآیند فنتون ناهمگن در سال‌های اخیر بسیارمورد توجه قرار گرفته است.

ویژگی های این روش عبارتند از:

1-    سنتز آسان

2-    رنگزدایی در مدت زمان کوتاه

3-    بازیابی آسان کاتالیزور

4-    هزینه ی کم و دسترسی آسان

5-    مصرف مقادیر بسیار کم کاتالیزور

6-     مصرف مقدار بسیار کم هیدروژن پراکسید

 

اندازه گیری همزمان ولتامتری کدئین و پاراستامول توسط الکترود شیشه ای کربن اصلاح شده با پلی دی فنیل آمین- گرافن اکسید کاهش یافته

 

بیان مسأله

گرافن نرمترین وانعطاف پذیرترین ماده در جهان است و دارای هدایت الکتریکی بسیار بالا در  دمای اتاق می باشد.گرافن، که ساختار اصلی تمام مواد گرافیتی است، یک ورق مسطح شامل پیوند SP² اتم های کربن در یک شبکه کریستال لانه زنبوری می باشد. قابل توجه اینکه به عنوان ماده الکترونیکی نسل بعدی، دارای خواص الکترونیکی، حرارتی، مکانیکی، نوری والکتروشیمیایی چشمگیری می باشد.گرافن توانایی بسیارعالی برای توسعه انتقال الکترون در برخی از گونه های زیستی وهمچنین رفتار کاتالیزوری بسیار عالی برای گونه های کوچک زیستی را دارا می باشد، که همین خصوصیات باعث می شود برای حسگرهای الکتروشیمیایی بسیار جذاب باشد.گرافن در مقایسه با نانو لوله های کربنی نشانگر مزایای بالقوه ای نظیر هزینه کمتر، سطح بیشتر، سهولت پردازش وایمنی بیشتر می باشد. محبوبیت فعلی گرافن درپژوهش های علمی به مقاله سال  2004  از آندره جیم وکنستانتین در گروه برندگان نوبل برمیگردد. اماتاریخچه گرافن تک لایه به عنوان یک ماده تجربی قابل دسترس قبل از سال1962 می باشد وحتی قبل ترازآن مقاله مطالعه علمی کربن چند لایه نازک با اولین نمونه ازاکسید گرافن درسال1919 است. امروزه گنجانیدن گرافن ومشتقات آن در هرکاربردی امکان پذیر می باشد. دستگاه های الکترونیکی مانند باتری ها، ترانزیستورها، سلول های خورشیدی وسنسورها چند نمونه از برنامه های کاربردی هستند که با استفاده از خواص هدایت فوق العاده و ویژگی های انتقال بارگرافن ساخته شده اند. علاوه بر این خواص مکانیکی و حرارتی بالا باعث می شود که بتوان از گرافن به عنوان یک پرکننده برجسته کامپوزیت ها استفاده نمود. در حالی که گرافن یک ماده شیمیایی شامل حلقه های آروماتیک حاوی کربن می باشد اندازه آن از کمتر از چند نانومتر تاچند سانتی متر متفاوت می باشد. گرافن اکسید یک ماده اولیه رایج مبتنی بر گرافن می باشد که به علت مشکلات لایه برداری گرافن از گرافیت به طور مستقیم به دست می آید.گرافن اکسید میتواند ورق های جدا ازهم این ماده را در مقادیر زیاد تولید کند. برای بسیاری از کاربردها، کاهش گرافن اکسید برای بازگرداندن ساختار گرافیتی وهمچنین افزایش هدایت الکتریکی و آب گریزی انجام می شود. روش های کاهش گرافن اکسید مثل استفاده از هیدرازین، بازپخت حرارتی، کاهش پلاسما، احیا الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. در مقایسه باتمام روش های گفته شده در بالا روش احیا الکتروشیمیایی کمتر مورد توجه قرا گرفته است. الکترو شیمی یک روش خوب برای نظارت وکنترل در کاهش گرافن اکسید ارائه می دهد.بزرگترین مزایای استفاده از احیا الکتروشیمیایی ، شرایط خفیف واکنش، کنترل روند کاهش و در دسترس بودن طیف گسترده ای از الکترولیتهای سالم برای محیط زیست می باشد.

پلیمرها زنجیره طولانی از واحدهای تکرار شونده شیمیایی به نام مونومر هستند. آنها می توانند ویژگی های مختلف از جمله خواص ماکرو و میکرو، خواص انتقال الکتریکی، خواص نیمه هادی و خواص نوری خود را به اشتراک بگذارند. پلیمرها طبقه خاصی از مواد آلی دارای وزن مولکولی بالا

 

 هستند. پلیمرهای هادی شامل پلیمرهای مزدوج می باشند،که این الکترون های مزدوج باعث افزایش هدایت می شوند. همچنین، برخلاف نیمه هادی های معدنی ،پلیمرهای هادی بی شکل اند وانتقال بار در آن ها می تواند کاملا با نیمه هادی ها متفاوت باشد. تعدادی زیادی از آن ها ازقبیل پلی پیرول قبل از اینکه خاصیت رسانایی آنها کشف شود به عنوان نارسانا شناخته می شدند. پلیمرهای رسانا چندین ویژگی مشترک دارند که شامل خواص مولکولی ماکرو و انتقال الکترونی است.

 

اهمیت و ضرورت پژوهش

به تازگی پلیمر دی فنیل آمین  (DPA) به دلیل حلالیت بهتر وآیتم های کاربردی مثل pH ،بازدارندگی خوردگی، الکترولیت در سلول های سوختی وغیره مورد توجه زیادی قرار گرفته است.این پلیمر میتواند به عنوان یک پلیمر چسبنده و پایدار درشرایط پتانسیودینامیک در محلول های آبی بر روی سطح الکترود رشد کند و به صورت هادی عمل می کند.

پاراستامول)  PAR  (یک ضد درد با ارزش و موثر است که به طور گسترده ای برای تسکین دردهای متوسط، سردرد و تب استفاده می شود.به دلیل اثرات ضد درد موثر دارای اهمیت می باشد و در کنار داروهای دیگر مثل کدئین، آسپیرین،ترامادول و...به عنوان ضد درد استفاده می شود.مصرف این دارو در مقادیر کم وکنترل شده مشکل آفرین نیست ولی استفاده از آن در دوزهای دارویی بالا خطرناک است وهمچنین در دسترس بودن آسان آن باعث افزایش استفاده از این دارو برای خودکشی شده است. جدی ترین عوارض جانبی، آسیب کبدی ناشی از مقادیر بالا، استفاده مزمن و یا مصرف همزمان با الکل یا مواد مخدر دیگر است.

کدیین (COD) یا متیل مورفین یک آلکالویید متعلق به خانواده مواد مخدر است وبه طور طبیعی در گیاه خشخاش یافت می شود. مدت طولانی است که کدیین به عنوان ضد درد وضد سرفه در فرمولاسیون های دارویی استفاده می گردد.کدیین به سرعت از طریق دستگاه گوارش جذب می شود و متعاقبا از طریق توزیع در فضاهای داخلی عروق به بافت های مختلف بدن می رسد وهمچنین توسط اندام های مثل کبد،کلیه وطحال جذب می گردد. برای اولین کار کدئین توسط شیمیدان وداروساز فرانسوی به نام پیر روبیکتدر سال 1832جداشده وبه رسمیت شناخته شد.بر اساس گزارش WHO کدئین در حال حاضر به طور گسترده در جهان استفاده می شود وآن رایکی از داروهای مخدر شایع درکل جهان می دانند.

اندازه گیری مواد مخدر درنمونه های بیولوژیکی ودارویی مانند سرم وادرار وصنایع دارویی یک موضوع بسیار حائز اهمیت می باشد. بنابراین ساخت  روش های مناسب برای تعیین دقیق مقدار گونه های مواد مخدر بسیار ضروری است. در این زمینه حسگرهای الکتروشیمیایی با تکنیک های ساده قادر به تشخیص یک گونه در مخلوط های پیچیده می باشد.

ماس وهمکارانش درسال1997 بااستفاده از HPLC تحت استخراج فاز جامد کدئین ومورفین را به طور همزمان در پلاسما اندازه گیری نمودند. رنج خطی 50 تا750 نانو گرم برمیلی لیتر برای هر دو دارو می باشد.

اندازه گیری کدئین و متابولیست های آن در ادرار انسان به وسیله CE با اندازه گیری آمپرومتری در سال 2002 توسط تیان شو ژو وهمکاران صورت گرفت. . رنج خطی به ترتیب برای کدئین^7-10×1/3 تا^5-10×5/2 مول بر لیترو^7-10×9/1تا ^5-10×5/1 مول برلیتر برای مورفین باضریب همبستگی  9996/0 و999/0 به دست آمد . حد تشخیص برای کدئین ومورفین ^7-10×6/1 و ^8-10×8/6 مول بر لیتر می باشد.

 

در همان سال در مقاله ای که توسط وای شیه وهمکاران به چاپ رسیده است،کدئین در فرمالسیون های داروئی وادرار با استفاده از الکترود خمیر کربن اصلاح شده اندازه گیری شد. رنج خطی 5/2 تا 45 میکرو مولار می باشد.

در سال 2007 اندازه گیری کدئین ومورفین در نمونه های ادرار با استفاده از االکتروفورز ریز تراشه پلی دی متیل سایلوکسان با اندازه گیری الکتروشیمیایی کیان-لی ژانگ وهمکاران صورت کرفت. حد تشخیص برای کدئین یک میکرومولار وبرای مورفین 2/0 میکرومولار می باشد

 

 

نتایج پژوهش

ولتامتری چرخه ای در  محدوده پتانسیل 1/7-1/2- و با سرعت اسکن 50 میلی ولت برثانیه  در محلول 5 مولار اسید سولفوریک شامل غلظت 0/002 مول بر لیتر از مونومر انجام شد. شکل به وضوح اکسید شدن مونومر دی فنیل آمین و تشکیل فرم پلیمری دی فنیل آمین روی سطح الکترود را نشان می دهد.

 

 

مراحل، جدول زمانی و تاریخ­های انجام
از 2/9/95	اقدام به پژوهش و نوشتن مقاله
تا 19/2/96	اتمام پژوهش و اتمام مقاله

 

همکاران اجرایی و مسئولیت­ها

دکتر نکویی نیا(استاد مشاور،رعضو هیئت علمی دانشگاه پیام نور مرکز شهرکرد)، دکتر مومنی استاد مشاور و عضو هئت علمی دانشگاه پیام نور مرکز شهرکرد، دکتر کاظمی(استاد پژوهشگاه صنعت نفت تهران)، دکتر سمنانی هیئت علمی دانشگاه شهرکرد، دکتر مرادلو0 هیئت علمی دانشگاه الزهرا تهران)، دکتر یوسفی نژاد هیئت علمی دانشگاه شیراز.

 

 

 

 

 

 

 

 

گزارش های پیوست