سنتز نانوذرات جاسازی شده در پلیمر: نانوساختار پلی آنیلین/تری اکسید استرانسیم- تیتانیوم مغناطیسی برای حذف پلی فنول ها از پساب های لبنی

پساب صنایع لبنی یکی از آلوده کننده ترین فاضلاب حاصل از فرآوری مواد غذایی می باشد که عمدتا از مواد پیچیده ای مانند ترکیبات آلی، ترکیبات معدنی، کلریدها، سولفیدها، چربی ها و روغن ها تشکیل شده است. وجود بار آلی بالا در پساب لبنیات سبب اثرات منفی بر محیط زیست می باشد. در این تحقیق پلی آنیلین مغناطیسی همراه با تری اکسید استرانسیم- تیتانیوم به عنوان یک نانو جاذب سازگار با محیط زیست، کم هزینه و کارآمد به منظور کاهش پلی فنول ها از پساب لبنی به کار گرفته شد. نانوکامپوزیت سنتز شده ظرفیت جذب بالایی را نسبت به پلی فنول ها نشان می دهد. این ویژگی را می توان به برهمکنش واندروالس (برهم کنش های π-π و الکترواستاتیک)، برهم کنش n-π، و پیوند هیدروژنی جاذب با آنالیت نسبت داد. پلی انیلین به دلیل وجود گروه های عاملی حاوی نیتروژن و ستون فقرات الکترون های مزدوج π سبب بر هم کنش هیدروژنی و π-π با پلی فنول ها می شود. هم چنین وجود اوربیتالهای فلزی در SrTiO۳ تشکیل اسید باز لویئس با پلی فنول ها را امکان پذیر می کند. نانو ذرات SrTiO۳ خواص فیزیکی برجسته، پایداری حرارتی و شیمیایی بالا، مساحت سطح ویژه قابل قبول به نانوکامپوزیت می دهد که با خواص منحصر به فرد پلی آنیلین سبب اثر هم افزایی می شود. در نهایت، به دلیل وجود نانوذرات مغناطیسی و با کمک یک آهنربای خارجی، در مرحله جداسازی صرفه جویی زمانی رخ می دهد. هم چنین در این مقاله عوامل موثر بر جذب پلی فنول ها مانند pH محلول، مقدار جاذب، زمان تماس، غلظت و دما مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که MPANI@SrTiO۳ با حذف۴۱/۸۹% پلی فنول ها (در شرایط بهینه، ۵pH ، مقدار جاذب ۲۰ میلی گرم، زمان ۱۵۰ دقیقه در دمای اتاق و درصد نمک ۰۱/۰ درصد وزنی/حجمی) کارایی بالایی را نشان می دهد. اعتبار روش پیشنهادی با استفاده از مدل های ایزوترم جذب و سینتیک بررسی شد. بر طبق داده ها سینتیک جذب پلی فنولها بر جاذب MPANI@SrTiO۳ با مرتبه اول مطابقت داشت ، و تعادل تجربی مدل لانگمویر را با حداکثر ظرفیت جذب تک لایه ۱۱/۶۷ میلی گرم بر گرم مطابقت داده شد. هم چنین پارامترهای ترمودینامیکی ΔG° (kJ/mol)، ΔH° (kJ/mol) و ΔS° (kJ/mol K) به ترتیب ۱۹/۸-، ۶۱/۶۰- و ۱۷/۰- به دست آمد در نتیجه ماهیت جذب با مکانیسم گرمازا و جذب فیزیکی مطابقت دارد.

کلیدواژه ها:

Strontium–titanium oxide ، In situ polymer synthesis ، polyphenol removal ، dairy industrial effluent ، polyaniline conductive polymer