زيست وجود دارند. اين فلزات بدليل خاصيت سمي بودن و سرطان زايي که دارند بسيار خطرناک هستند. بنابرين از نظر زيست محيطي بسيار حائز اهميت مي‌باشند.
سرب از طريق سوختهاي سربي و فرايندهاي استخراج فلزات غيرآهني در اثر حرارت وارد محيط زيست ميشوند. کادميوم ازطريق صنايع ذوب کاري، پالايش مواد غيرآهني و فرايندهاي صنعتي که با شيمي و مواد سروکار دارد وارد محيط زيست ميشود[45]. جيوه عمدتا” از طريق صنايع توليد نفت، برق، لاستيک و کودهاي شيميايي وارد اکوسيستم زيستي مي‌شود ]46[.
اخيرا انواع مختلفي از روش‌هاي فيزيکي وشيميايي مانند: تعويض يون]47[، جذب سطحي ] 49,48[، رسوب دهي شيميايي] 50[، اسمز معکوس ]51 [و فرايند هاي غشايي ]52[، براي جداسازي فلزات سنگين از فاضلاب ها به کار برده شده است.
از ميان اين روش ها تکنيک جذب سطحي از قابليت انطاف پذيري بيشتري برخوردار مي‌باشد. با توجه به طبيعت برگشت پذيري اکثر فرايند‌هاي جذب سطحي، با يک فرايند واجذب مناسب مي توان چندين بار از جاذب استفاده کرد. اکثر فرايند هاي واجذب داراي هزينه کم ،کارايي بالا وعملکرد ساده اي مي باشند [54,53]. از ميان جاذب‌هاي موجود نانواکسيد‌هاي فلزي شامل: اکسيد منگنز، اکسيد آلومينيوم، اکسيد تيتانيوم به دليل سطح زياد و فعاليت بالا که به وسيله اثر سايز کوانتومي ايجاد شده توانايي حذف فلزات سنگين از سيستم‌هاي آبي را دارا مي باشند. اما در دهه‌هاي اخير نانوذره اکسيد آهن 12(ION)به دليل سادگي و راحتي سنتز به طور گسترده در حذف فلزات سنگين به کار برده شده اند [58-55].
کاهش اندازه اکسيدهاي فلزي از ميکرومتر به نانومتر باعث افزايش سطح انرژي مي شود. در نتيجه نانو اکسيد هاي فلزي براي کاهش سطح انرژي از طريق نيروهاي واندروالس و يا ساير برهم‌کنش ها به حالت توده‌اي در مي‌آيند.
1-11- مروري بر برخي روشهاي گزارش شده براي حذف فلزات سنگين
در سال2009 حيدري و همکارانش توانستند با استفاده از سيليکاي مزوپروس عامل دار شده با آمين فلزاتي از قبيل Ni(II) ,Cd(II)و Pb(II)را از محيط آبي حذف کنند، آنها همچنين به اين نتيجه رسيدند که جذب يون‌هاي فلزي بر روي جاذب به pH محيط بستگي دارد به دليل اينکه گروه آمين در pH هاي محدوده اسيدي پروتون مي‌گيرد و در محدوده بازي پروتن از دست مي‌دهد و در نتيجه جاذبه الکترواستاتيک بين يون فلزي و جاذب در pHهاي مختلف متفاوت است[59]. در سال 2012 فيگه و همکاران با استفاده از نانوذرات اصلاح شده با پليمر3-آمينوپروپيل تري اتوکسي سيلان، فلزات سرب، کادميوم، روي و مس را از محلول ‌هاي آبي در 5/5pH= حذف کردند]60[. در سال 2012 دانگ و همکاران از نانوذرات Fe3O4 عامل‌دار شده با گروهاي مرکاپتو براي حذف جيوه از محلول‌هاي آبي استفاده کردند]61[. در سال 2010 وانگ وهمکاران با استفاده از نانوذرات Fe3O4@SiO2 اصلاح شده با گروهاي عاملي آمين فلزات سرب، کادميوم و مس راحذف کردند. در سال 2010 افخمي و همکارانش ازآلوميناي اصلاح شده با 2،4- دي نيتروفنيل هيدرازين توانستند يون‌هاي فلزي Pb(II) ,Cd(II) ,Cr(III) ,Co(II) ,Ni(II) و Mn(II) در 5pH= و 05/0گرم جاذب حذف کنند[62]. همچنين در سال2013 مدرکيان و همکاران با استفاده از نانوذرات مگنتايت اصلاح شده با ري اکتيو بلوي -19توانستند يون فلزي سرب را از نمونه‌هاي آبي حذف کنند[63].
1-12- قالب زني يوني 13
پليمر قالب يوني براي اولين بار در سال 1970توسط نيشيد14 گزارش شد. آنها از پليمرهاي زنجيره‌اي خطي پلي (4- ونيل پيريدين )و (دي بروموآلکان) در حضور يون‌هاي فلزي مانند Cu(II)، Cd(II)، Zn(II) و Hg(II) به عنوان آناليت هدف براي سنتز15IIP استفاده کردند ]64[.
تکنولوژي قالب زني بدين مفهوم مي باشد که ملکول هدف به صورت گزينشي به گيرنده اي که داراي حفره اي با ساختاري شبيه آناليت هدف مي باشد متصل مي شود.که بسته به نوع آناليت هدف استفاده شده سايت‌هاي ويژه‌اي در ساختار پليمر ايجاد مي شود. تکنولوژي قالب يوني کاملا” شيبه قالب ملکولي است با اين تفاوت که در قالب يوني به جاي ملکول از يون به عنوان آناليت هدف استفاده مي‌شود. اخيرا دو ديدگاه اصلي در مورد نحوه‌ي تشکيل قالب ملکولي و يوني وجود دارد.
1- 12-1- روش پيش آرايشي16
در اين روش پيوند بين آناليت هدف و گروه‌هاي عاملي از نوع پيوند كووالانسي برگشت پذير بوده و در مرحله بعد، پيوند كووالانسي كه آناليت هدف را در ماتريكس پليمر متلخل نگه داشته است، شكسته شده و سايت هاي گزينش پذيري كه كاملاً منطبق با‌آناليت هدف است، بر جاي مي ماند. با توجه به پايداري بيشتر پيوندهاي كووالانسي طي مرحله استخراج بايد پيوند كووالانسي شكسته شود] 65 [. هر دو روش نقش زدن در صد بالايي از مونومرهاي شبکه اي کننده را مصرف كرده و پليمر محكم و انحلال ناپذيري نتيجه مي‌شود.
1-12-2- روش خود تجمعي17
اين تکنيک که توسط ماسباخ و هاپت18 ابداع گرديد پر کاربردترين روش مورد استفاده براي تهيه قالب هاي مولکولي ويوني مي باشد. در اين روش مونومر‌ها و مولکول هدف در يک حلال مناسب حل مي شوند. در اثر برهم کنش‌هايي نظير هيدروفوبيك، يوني، بيوندهيدروژني، قطبش پذيري و كئورديناسيون فلزي يک كمپلكس اوليه بين آناليت هدف و مونومرهاي عاملي بوجود مي آيد. بعد از ايجاد کمپلکس اوليه بين مونومر ها و مولکول هدف، آغازگر و اتصال دهنده عرضي به محيط پليمريزاسيون اضافه شده و پليمر قالب يوني شبکه اي بوجود مي آيد. اعمال شستشو يا استخراج بر روي اين پليمر موجب خارج شدن آناليت هدف از جايگاه هاي خود شده وقالب هاي ويژه اي را بر جاي مي‌گذارد]65[.
بنابرين در اکثر روش‌هاي قالب زني يوني، ابتدا مونومر از طريق بر همکنش‌هاي کووالانسي و يا غير کووالانسي با مولکول هدف تشکيل کمپلکس مي دهد، و سپس با کمک اتصال دهنده عرضي به يکديگر متصل مي شوند. پس از خارج کردن مولکول هدف با فرآيند استخراج و يا واکنش‌هاي شيميايي، حفره‌هايي با همان سايز، شکل و گروه هاي عاملي مولکول هدف در پليمر باقي مي ماند و منجر به افزايش گزينش پذيري جاذب مي شود]67،66[. به طور کلي توانايي پليمر براي گيراندازي آناليت هدف به نوع برهم‌کنش سايت‌ها وآناليت، تعداد سايت ها، و همچنين به شکل آناليت وابسته مي باشد.
از جمله ويژگي هاي پليمر هاي قالب يوني (IIP) مي توان به مواد زير اشاره کرد:
1- تعداد زياد سايت ها
2- سطح زياد
3- تخلخل بالا
4- سينتيک اتصال سريع
5-گزينش پذيري بالا
6- پايداري در گستره وسيعي از pH
7- پايداري در برابر حلال هاي آلي و دما] 68[.
اين خصوصيات منجر به افزايش انعطاف پذيري IIP شده و همچنين استفاده از آنها به عنوان فاز جامد براي حذف و پيش تغليظ فلزات سنگين به روش‌هاي مختلف توسعه پيدا کرده است.

1-13- مراحل ساخت IIP
1-13-1 – انتخاب آناليت هدف19
در همه روش‌هاي قالب زدن يوني، آناليت هدف به دليل اينکه سازماندهي گروه‌هاي عاملي متعلق به مونومرهاي عاملي را برعهده دارد از اهميت ويژه اي برخوردار مي باشد. امروزه پليمر‌هاي قالب يوني براي اکثر فلزات سنگين ساخته شده است.
1-13-2- مونومر عاملي
مونومر عاملي مسئول برهمکنش با آناليت هدف مي‌باشد و معمولا در نسبت هاي مولي بيشتري در مقايسه با آناليت استفاده مي شود که اين نسبت متغير بوده و به نظر مي رسد بهينه اين نسبت را ساختار شيميايي مولکول هدف و مونومر تعيين مي کند[69]. نکته اصلي در سنتز پليمرهاي نقش يوني ومولکولي، برهم‌کنش موثر بين مونومر و آناليت هدف است. بعبارت ديگر بايد امکان ايجاد يک کمپلکس و برهم‌کنش مناسب بين مونومر عاملي وآناليت هدف موجود باشد.که اين برهم‌کنش ممکن است از نوع کووالانسي و يا غير کووالانسي باشد.
1-13-3- شبكه ساز20
شبكه ساز يا اتصال دهنده عرضي ساختار ماتريكس پليمر را در پليمرهاي قالب يوني كنترل مي كند و موجب ايجاد سايت هاي تشخيصي پايدار براي آناليت هدف مي گردد. همچنين پايداري مكانيكي خوبي به ماتريكس پليمر مي‌دهد. معمولاً براي ايجاد مواد متخلخل دائمي با پايداري مكانيكي كافي، نسبت بالاي شبكه ساز لازم است. استفاده از نسبت بالايي از اتصال دهنده عرضي موجب کاهش ظرفيت جذبي پليمر مي‌شود. درحالي که نسبت‌هاي پايين‌تر کاهش گزينش پذيري پليمر قالب يوني را در پي خواهد داشت. گزينش پذيري پليمر تحت تاثير مقدار اتصال دهنده عرضي است به طوري که هميشه يک مقدار بهينه در اين مورد وجود دارد. همچنين خواصي مانند قابليت تورم و مشخصات فيزيکي پليمر به شدت تحت تاثير مقدار عامل شبکه ساز قرار مي گيرد. اتيلن گليكول دي متااكريلات، تري متيل پروپان و تري متيل اكريلات از جمله شبكه سازهاي عمومي قابل استفاده مي باشند]70 [.
1-13-4- حلال
حلال مورد استفاده بايستي مونومر هاي عاملي ، آناليت هدف، اتصال دهنده عرضي و آغازگر را در خود به خوبي حل کند و در عين حال کمترين برهم‌کنش ممکن را با مولکول هدف و مونومرهاي عاملي داشته باشد، به طوري که از برهم‌کنش مناسب بين مونومرها و مولکول هدف ممانعت به عمل نياورد.
حلال همچنين يکي از مهمترين عوامل تعيين كننده ساختار و شكل نهايي پليمر است]69[. علاوه بر نوع حلال ‌مقدار مورد استفاده از آن در طي پليمريزاسيون تاثير تعيين کننده اي در برخي از خواص پليمر نهايي مانند تخلخل، اندازه و شکل دانه هاي پليمري دارد.
1-13-5- آغاز كننده ها21
به طور کلي اگرآناليت هدف از لحاظ نوري، شيميايي يا گرمايي ناپايدار باشد بايدآغاز كننده‌هايي كه داراي اين اثرات نيستند را استفاده نمود. چنانچه كمپلكس توسط پيوند هيدروژني ايجاد شود، دماي پليمريزاسيون پايين تري، لازم است و تحت چنين شرايطي آغاز كننده فعال نور شيميايي مي تواند در دماي پايين تري عمل كند ]71[.
1-14- مروري بر برخي روشهاي گزارش شده براي اندازهگيري جيوه(II)
اخيرا روشهاي تجزيه اي مختلفي براي اندازه گيري جيوه در نمونه‌هاي آبي و بيولوژيکي گزارش شده است. در سال2001 چن وهمکاران و در سال 2006 هانگ وهمکاران با استفاده ازاسپکتروسکوپي نشر نوري پلاسماي جفت شده القايي جيوه موجود در نمونه گياه را اندازه گيري کردند]72[. همچنين در سال 2005 يانگ ون وهمکاران با استفاده از پليمر(دي آزو آمينو بنزن- ونيل پيريدين) قالب يوني، جيوه موجود در نمونه هاي طبيعي را اندازه‌گيري کردند ]73[. و در سال 2006 هانگ وهمکاران نيز با استفاده از اسپکتروسکوپي نشر نوري پلاسماي جفت شده القايي جيوه موجود در نمونه گياه را اندازه گيري کردند]74[. در سال 2007 يانتاسي22 و همکاران وي نانو ذرات Fe3O4 عاملدار شده با گروه دي مرکاپتو سوکسينيک اسيد را براي جذب عناصر، جيوه، نقره، کادميم، تاليم و سرب از آبهاي سطحي و آب دريا مورد استفاده قرار دادند [75]. در سال 2011 نيز افخمي وهمکاران با استفاده از الکترود خميرکربن اصلاح شده مقادير کم جيوه وکادميوم را اندازه‌گيري کردند[76].

فصل دوم:
کارهاي تجربي

2- 1- مقدمه
در اين فصل پس از معرفي مواد و دستگاه هاي استفاده شده در انجام اين پايان نامه به چگونگي تهيه جاذب مگهمايت اصلاح شده با پليمر‌هاي سنتزي جديد براي حذف تعدادي از فلزات سنگين از نمونه هاي آبي پرداخته خواهد شد. همچنين چگونگي تهيه جاذب پليمر مغناطيسي بکار گرفته شده براي اندازه گيري جيوه (II)نيز شرح داده خواهد شد.

2-2- مواد شيميايي و محلول هاي مورد استفاده
تمامي مواد شيميايي و واکنشگرها داراي خلوص تجزيه اي بوده و از شرکت مرک23 آلمان تهيه شد. محلول مادر (mgL-1

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید