SIMIN ASADABADI

چکیده: هدف این پایان‌نامه سنتز غشاء کامپوزیت فیلم-نازک با استفاده از بستر ماتریس مختلط مبتنی بر پلی‌اترسولفون (PES) متخلخل حاوی اتیلن‌دی‌آمین ‌تترا استیک اسید-چیتوسان و لایه چارچوب کووالانس-آلی (COF) بوده است، با هدف نهایی حذف آلاینده‌های رنگی و معدنی. برای این منظور، یک هیدروژل سبک از طریق اتصال شیمیایی اتیلن‌دی‌آمین‌تترااستیک اسید (EDTA) به چیتوسان (CS) تهیه گردید. سپس، ده غشاء ماتریس مختلط شامل بستر پلی‌اترسولفون (با نسبت جرمی %16)، حفره‌ساز پلی‌وینیل‌پیرولیدون (2%) و مقادیر متفاوتی از مخلوط اتیلن‌دی‌آمین‌تترااستیک اسید و چیتوسان (EDTA+CS) و یا هیدروژل (EDTA-CS) به روش وارونگی فاز در دمای محیط ساخته شد. نتایج نشان داد که غشاء حاوی هیدروژل عملکرد بهتری نسبت به مخلوط EDTA و CS دارد، زیرا میزان شار عبوری و پس‌زنی رنگ متیل ویولت B2 در آن بیشتر بود. از این رو، بهترین غشاء با نام اختصاری Run8 که حاوی 2% هیدروژل بود انتخاب شد و لایه فیلم نازک COF با روش پلیمریزاسیون بین‌سطحی یک‌طرفه بر روی آن ایجاد گردید و با نام Run8-COF معرفی گردید. عملکرد این غشاء از نظر تخلخل، آب‌دوستی، توانایی حذف انواع رنگ‌های کاتیونی و آنیونی، نمک کلسیم کلرید، گرفتگی و پایداری فیزیکی و شیمیایی ارزیابی شد. برای مقایسه، آزمایش‌ها روی Run8-COF و سه غشاء دیگر شامل PES (Run1)، غشاء PES حفره‌دار شده باPVP (Run2) و Run8 انجام شد. برای شناسایی این چهار غشاء از تکنیک‌های FT-IR، XRD، FE-SEM و AFM استفاده شد. نتایج نشان داد که غشاء Run8-COF دارای بیشترین میزان تخلخل (68/71 درصد)، کمترین زاویه تماس (84/57 درجه)، بالاترین درصد حذف رنگ (88/86 درصد برای رنگ کاتیونی متیل ویولت) و کمترین گرفتگی است. همچنین، این غشاء پایداری فیزیکی قابل قبولی داشته و در محیط‌های خنثی تا بازی بهترین راندمان حذف رنگ را از خود نشان داده است. حضور گروه‌های عاملی هیدروکسیلی، کربوکسیلی، آمینی، و سولفونی در ساختار این غشاء باعث افزایش آب‌دوستی و ایجاد پیوندهای هیدروژنی، برهم‌کنش‌های الکتروستاتیکی و پیوندهای کئوردیناسیونی بین اجزاء غشاء و آلاینده‌ها شده و بهبود عملکرد غشاء را به همراه داشته است.

هدف از انجام این پایان‌نامه سنتز غشاء کامپوزیت فیلم-نازک با استفاده از بستر ماتریس مختلط بر پایه پلی‌اترسولفون (PES) متخلخل حاوی گرافن اکساید-چیتوسان ‌به همراه لایه چارچوب کووالانس-آلی (COF) و در نهایت حذف آلاینده‌های رنگی و معدنی بوده است. برای این منظور ابتدا گرافن اکساید (GO) سنتز شده و با اتصال شیمیایی آن به چیتوسان (CS) یک هیدروژل سبک تهیه گردید. سپس، ده غشاء ماتریس مختلط با بستر پلی‌اتر سولفون (w/w %16)، حفره‌ساز پلی‌وینیل‌پیرولیدون (2%، PVP) و مقادیر متفاوت از مخلوط گرافن اکساید و چیتوسان (GO+CS) و یا هیدروژل (GO-CS) به روش وارونگی فاز در دمای محیط سنتز شد. میزان شار عبوری و پس‌زنی رنگ متیل ویولت B2 نشان داد که غشاء حاوی هیدروژل نسبت به مخلوط GO و CS‌ عملکرد بالاتری داشته است. بنابراین، بهترین غشاء با نام اختصاری Run9 که حاوی 2% هیدروژل بود انتخاب شده و فیلم نازک COF به روش پلیمریزاسیون بین‌سطحی یک طرفه بر سطح آن ایجاد شد و با نام Run9-COF معرفی گردید. بدین ترتیب عملکرد این غشاء از نظر میزان تخلخل، آب‌دوستی، توانایی در حذف انواع رنگ‌های کاتیونی، آنیونی و نمک کلسیم کلرید، گرفتگی و پایداری فیزیکی و شیمیایی مورد ارزیابی قرار گرفت. برای مقایسه نتایج، تمام آزمایش‌ها بر روی Run9-COF و سه غشاء دیگر شامل PES (Run1)، غشاء PES حفره‌دارشده با PVP (Run2) و Run9 انجام شد. لازم به ذکر است که جهت شناسایی این چهار غشاء از تکنیک‌های FT-IR، XRD، FE-SEM و AFM بهره گرفته شد. بیشترین میزان تخلخل (22/73 درصد)، کمترین زاویه تماس (°23/39)، بیشترین درصد حذف رنگ (98 درصد برای رنگ کاتیونی متیل ویولت B2) و کمترین گرفتگی در غشاء Run9-COF مشاهده شد. همچنین، این غشاء پایداری فیزیکی قابل قبول داشته و در محیط‌ خنثی تا بازی بیشترین راندمان حذف رنگ را نشان داده است. حضور گروه‌های عاملی هیدروکسیلی، کربوکسیلی، آمینی و سولفونی در ساختار این غشاء سبب آب‌دوستی و ایجاد پیوند هیدروژنی، برهم‌کنش الکتروستاتیکی و پیوندکئوردیناسیونی بین اجزاء غشاء و آلاینده‌ها شده و عملکرد این غشاء را بهبود بخشیده است.

در این پژوهش از MOF-5 و نمونه‌های دوپ شده آن با یون‌های Cd2+ و Co2+ به عنوان پرکننده برای ساخت غشاهای ماتریس مختلط در ماتریس پلیمری پلی(اتر-بلاک-آمید) استفاده شد. غشاهای حاصل برای جداسازی دو گاز CO2 و N2 مورد تست قرار گفتند. در میان این سری از غشاها، غشاء PEBAX/Cd-Co-MOF-5 بیشترین میزان عبور CO2 با مقدار 14/386 برر و کمترین انتخاب‌پذیری CO2/N2 با مقدار 33/68 را ارائه داد و در مقابل غشاء PEBAX/Cd-MOF-5 عبور CO2 بیش از 100 برر کمتر و در عوض بالاترین انتخاب‌پذیری CO2/N2 با مقدار 41/85 را نشان داد. در سری بعدی غشاها از دو ماده (3-آمینوپروپیل) تری‌اتوکسی‌سیلان (APTES) و و تترااتیل‌ارتوسیلیکات (TEOS) برای اصلاح غشاهای ماتریس مختلط استفاده گردید. در رفتار گازی غشاهای حاصل مشاهده شد که میزان انتخاب‌پذیری CO2/N2 آنها تقریبا در یک محدوده قرار گرفته اما میزان عبورپذیری CO2 آنها کاملا متفاوت بود. مهمترین نتیجه مشاهده شده متعلق به غشاهای اصلاح شده حاوی Cd-Co-MOF-5 می‌باشد. برای غشاء PEBAX@APTES@Cd-Co-MOF-5 میزان عبور CO2 به مقدار 05/556 برر و برای غشاء PEBAX@TEOS@Cd-Co-MOF-5 میزان عبور 82/365 برر ثبت گردید. این مقادیر عبور CO2 با انتخاب‌پذیری CO2/N2 به ترتیب برابر 71/85 و 13/90 ارقام بسیار قابل توجهی در میان غشاهای پلیمری جداکننده CO2 می‌باشند. لازم به ذکر است که MOFهای سنتز شده با آنالیزهای FT-IR، XRD، FESEM و جذب-واجذب نیتروژن و غشاهای تهیه شده نیز با آنالیزهای FT-IR، XRD، FESEM، تنش-کرنش و زاویه تماس آب با سطح مورد شناسایی قرار گرفتند.

در این پژوهش مجموعه‌ای از غشاهای ماتریس مختلط با ماتریس پلی(اتر-بلاک-آمید) ساخته شد و برای جداسازی دو گاز CO2 و N2 مورد استفاده قرار گرفت. کامپوزیت‌های اضافه شده به ماتریس پلی(اتر-بلاک-آمید) از آمینورس (MgAC, ZrAC) و چارچوب‌های فلز-آلی تشکیل شده بودند. دو دسته کامپوزیت UiO-66-(COOH)2@CuBDC@MgAC و MIL-121@CuBDC@MgAC به عنوان پرکننده برای ماتریس پلیمری مورد استفاده قرار گرفت. هر دسته کامپوزیتی با تغییر مقدار اجزاء شامل چهار کامپوزیت بود و بنابراین از هشت کامپوزیت، هشت غشاء ماتریس مختلط با 10% وزنی ساخته گردید. سپس یک لایه آمینورس ZrAC نیز بروی هشت کامپوزیت ساخته شده سنتز شد و از هشت کامپوزیت جدید نیز هشت غشاء ماتریس مختلط دیگر با همان 10% وزنی تهیه گردید. کامپوزیت‌ها و غشاهای تهیه شده توسط آنالیزهای FT-IR، XRD، TGA، SEM، Stress-Strain و زاویه تماس سطح مورد شناسایی قرار گرفتند. سپس میزان عبور گازهای CO2 و N2 و انتخاب پذیری CO2/N2 برای غشاها به روش فشار ثابت/حجم متغیر اندازه‌گیری شد. نتایج به دست آمده بسیار رضایت بخش بود، به‌طوری‌که در میان مجموعه هشت غشاء اول، برای غشاء (4) عبور گاز CO2 برابر 320.15 برر و انتخاب پذیری CO2/N2 برابر 147.27 و در میان مجموعه هشت غشاء دوم، برای غشاء (12) عبور گاز CO2 برابر 407.77 برر و انتخاب پذیری CO2/N2 برابر 87.46 گزارش گردید. مقادیر عبور گاز CO2 و انتخاب پذیری CO2/N2 برای غشای پلی(اتر-بلاک-آمید) خالص به ترتیب برابر 181.48 برر و 28.33 گزارش شده است. در این میان علاوه بر بهبود رفتار گازی ماتریس با حضور کامپوزیت‌ها، خواص بررسی شده نظیر خواص حرارتی، موفولوژیکی و مکانیکی غشاهای ماتریس مختلط نیز تقریبا در همان سطح غشاء خالص و گاهی هم بهتر از آن ظاهر شدند.

رس ماده‌ای طبیعی است که بسیار ریز دانه (کوچک‌تر از 4 میکرون) بوده و عموماً از کانی‌های رسی تشکیل شده است. بسیاری از رس‌ها با جذب آب شکل پذیری و خاصیت پلاستیکی از خود نشان می‌دهند. کانی‌های رسی به دلیل جانشینی کاتیونی در شبکه بلوری خود معمولاً دارای بار منفی سطحی هستند از این رو برای جذب آنیون‌ها مناسب نیستند. از طرفی کانی‌های رسی ماهیت ارگانوفوبی و هیدروفیلی دارند اما ارگانوکلی ویژگی معکوس داشته و هیدروفوب هستند. بنابراین با اصلاح کانی رسی توسط سورفاکتانت‌ها می‌توان ماهیت رفتاری رس را تغییر داد. عوامل مختلفی مانند یون‌های رقیب، pH محلول، جاذب، زمان و قدرت یونی محلول بر ظرفیت جذب ارگانوکلی موثر است. صنایع نساجی و کارخانه‌های تولید کننده‌ی رنگ‌های آلی جز منابع عمده‌ی تولید کننده آلودگی های زیست محیطی هستند. امروزه رنگ موجود در فاضلاب های صنعتی به عنوان یک مشکل عمده ی زیست محیطی مطرح است. ورود پساب‌های رنگی به محیط زیست نه تنها از نظر زیبایی شناختی بلکه به دلیل مشکلات بهداشتی فراوان که برای انسان و دیگر موجودات زنده ایجاد میکند حائز اهمیت است. از خصوصیات این رنگ‌های آلی می‌توان به سمی بودن، مقاومت به تجزیه‌ی بیولوژیکی و پایداری در محیط زیست اشاره کرد. در این تحقیق از کلویزیت سدیم (Cloisite Na+)، گل سرشور (Shampo clay)، سورفاکتانت‌های تترا اتیل آمونیوم برمید (4E) وهگزا دسیل تری متیل آمونیوم برومید (6D) برای ایجاد ارگانوکلی استفاده و قابلیت جذب اسید اورنج توسط ارگانوکلی‌ها با یک دیگر مقایسه شد. کانی‌های رسی به تنهایی هیچ گونه جذبی از خود نشان ندادند. ارگانوکلی‌های ساخته شده با سورفاکتانت 4E نیز در جذب رنگ موفق نبودند. اما دو ارگانوکلی ساخته شده با سورفاکتانت (6D) یعنی ارگانوکلی 6D گل سرشور و 6D کلویزیت سدیم موفق به جذب رنگ در مقادیر بالا شدند. با مقایسه‌ی این دو ارگانوکلی می‌توان دریافت که هردو ظرفیت تقریبا یکسانی در جذب رنگ دارند. اما باتوجه به حد پایین جذب ارگانوکلی گل سرشور می‌توان بیان کرد که این ارگانوکلی نسبت به ارگانوکلی کلویزیت Na+عمکرد بهتری در جذب رنگ داشته است. درصد حذف رنگ برای ارگانوکلی 6D کلویزیت Na+در گستره‌ی (82/50 تا 99/99) درصد و برای ارگانوکلی 6D گل سرشور در گستره‌ی ( 83/63 تا 73/99) قرار گرفته است. همچنین مشاهده شد که با افزایش پارامترهای pH، دما و غلظت جاذب برای هر دو ارگانوکلی 6D گل سرشور و 6D کلویزیت سدیم، جذب رنگ اسید اورنج 7 افزایش یافت. با استفاده از نرم افزار دیزاین اکسپرت برای هر ارگانوکلی شرایط بهینه ( شرایطی از دما، pH و غلظت ارگانوگلی، که در آن جذب رنگ به بیشینه‌ی مقدار خود می‌رسد) معرفی شد. برای مرحله واجذب-جذب از حلال شوینده‌ی NaOH استفاده گردید و در این مرحله ارگانوکلی 6D گل سرشور با 62/80 درصد جذب و ارگانوکلی 6D کلویزیت Na+ با 18/80 درصد جذب، بازیابی شدند. همانطور که مشخص است ارگانوکلی 6D گل سرشور عملکرد بهتری از خود نشان داده است. ضمن این که هزینه تهیه مواد اولیه و ساخت این ماده بسیار کمتر است. بنابراین توصیه می‌شود از این ماده برای جذب چنین آلاینده‌ای در صنعت استفاده شود. با توجه به عدم واجذب مواد آلاینده در شرایط خنثی و اسیدی (شرایط رایج محیط‌های سطح زمین)، به نظر میرسد ارگانوکلی‌های ساخته شده ماده مناسبی برای نگهداری بلند مدت مواد آلاینده باشند.

هدف از انجام این پژوهش، حذف اسید اورنج 7 توسط کلویزیت Na+ و کلویزیت Na+ اصلاح شده از محیط‌های آبگین است. یکی از مشکلاتی که امروزه بشر با آن رو به رو شده، آلودگی‌های حاصل از رنگ‌های مصنوعی آلی در محیطهای آبی است. از طرفی رنگ اسید اورنج7 نیز یک نوع رنگ مصنوعی آلی است که در پساب‌های صنایع مختلف نظیر نساجی تولید می‌شود. به طور کلی ماهیت اصلی کانی رسی هیدروفیل (آب دوست) و ارگانوفوب (ماده آلی گریز) است. بار سطحی کانی‌ها رسی به طور طبیعی و ذاتی منفی است، بنابراین جاذب خوبی برای آنیون‌ها نیستند. با استفاده از سورفاکتانت کاتیونی می‌توان این ویژگی را تغییر داد تا کانی‌های رسی برای استفاده در اهداف خاص قابلیت کاربرد داشته باشند. بدین ترتیب رس به ارگانوکلی (organoclay) تبدیل شده و ویژگی‌های رس نیز کاملاً تغییر خواهد کرد. در این پژوهش از کانی رسی کلویزیت سدیم (Cloisite Na+) همچنین از سورفاکتانت ان-دو دسیل تری متیل آمونیوم برومید(2D) برای ساخت ارگانوکلی استفاده شده است. در این پژوهش علاوه بر کلویزیت Na+ از گل سرشور نیز به عنوان یک کانی رسی ارزان قیمت و در دسترس استفاده شد. در ابتدا هر دو کانی رسی به تنهایی مورد ارزیابی قرار گرفتند و مشخص شد که این دو ماده قادر به جذب سطحی ماده رنگی اسیداورنج7 نیستند. اما ارگانوکلی‌های ساخته شده از این دو کانی رسی در جذب سطحی، عملکرد خوبی از خود نشان دادند. با بررسی نتایج آزمایش مشخص شد که ارگانوکلی 2D گل سرشور نسبت به ارگانوکلی 2D کلویزیت Na+ جذب سطحی بهتری از خود نشان داده است. به طوری که مقدار Re% یا جذب سطحی، برای ارگانوکلی 2D کلویزیت Na+ در گستره 41/99 تا 60/20 و درصد حذف رنگ ارگانوکلی 2D گل سرشور در گستره90/99 تا 90/99 قرار دارد. در این آزمایش دو عامل دما و غلظت باعث افزایش جذب سطحی بوده و تاثیر مستقیمی بر فرآیند جذب داشتند. اما افزایش pH تاثیر محسوسی را در عملکرد جذب سطحی ایجاد نکرد و حتی در برخی موارد باعث کاهش جزئی در میزان جذب سطحی شد. فرآیند بازیابی اسیداورنج7 نیز توسط این دو ارگانوکلی انجام شد. طی این آزمایش مشخص شد که عمل واجذب تنها در شرایط قلیایی و در حضور NaOH صورت می‌گیرد. از طرفی بازیابی اسیداورنج 7 توسط ارگانوکلی 2D گل سرشور حدود 78% و بازیابی این ماده توسط ارگانوکلی 2D کلویزیت Na+ حدود 58 درصد بوده است و همانطور که مشخص است در این فرآیند نیز ارگانوکلی 2D گل سرشور عملکرد بهتری داشته است.

چکیده: هدف این کار پژوهشی سنتز غشاء ماتریس مختلط بر پایه پلی اترسولفون (PES) حاوی چارچوب های فلز/کووالانسی-آلی برای حذف مواد آلی بوده است. برای رسیدن به بهترین نتیجه، در ابتدا، از روش طراحی مرکب مرکزی بهره گرفته و تعداد 20 غشاء با درصد های جرمی مختلف از حفره ساز پلی وینیل پیرولیدون (PVP) و چارچوب فلز-آلی (MOF) مبتنی بر آهن (از خانواده MIL به اختصار NH2-MIL-88B(Fe)) و زمان های متفاوت هم زدن مخلوط، تهیه و عملکرد هر غشاء در میزان پس زنی (Re%) رنگ متیل ویولت B2 با غلظت اولیه mg·L-1 0/4 و دمای °C 0/25 بررسی گردید. سپس، بررسی های آماری بر روی داده ها صورت گرفت و درصد پس زنی برابر با 94/74% در w/w %16 PES، 2 % PVP و 3/0% MOF در بازه زمانی h 3 به عنوان شرایط بهینه انتخاب شد. در ادامه، سه غشاء با نام های PES (حاوی w/w%16 از PES)، M1 (حاوی %16 از PES و 2% از PVP) و M2 (حاوی %16 از PES، %2 از PVP و 3/0% از MOF) سنتز شد و در انتها یک لایه نازک از چارچوب کووالانسی-آلی (COF) تشکیل شده از منومرهای 5،3،1-تری فرمیل فلوروگلوسینول و 5،2- دی آمینوبنزن سولفونیک اسید بر روی سطح غشاء M2 نشانده شده و M3 نامیده شد. برای شناسایی و مشخصه یابی غشاءها از تکنیک های FT-IR، XRD، FESEM و AFM استفاده شد. سپس، آزمایش های تعیین تخلخل (ε)، اندازه میانگین شعاع حفرات (rm)، زاویه تماس (CA)، شار آب خالص (PWF)، میزان پس زنی رنگ های کاتیونی، آنیونی و سوسپانسوین شیر خشک، خاصیت ضدگرفتگی و پایداری فیزیکی و شیمیایی انجام شد. زبری، میزان تخلخل، اندازه میانگین شعاع حفرات، PWF و Re% برای غشاءهای M3 و M2 در مقایسه با PES و M1 افزایش داشت. دو غشاء آخر در حضور سوسپانسیون شیر خشک و آلبومین گرفتگی صد در صد داشتند و نسبت بازیابی شار برای آن ها برابر با صفر شد. نتایج نشان داد که نسبت بازیابی شار در غشاء M3 در حضور شیر خشک تقریباً 7/1 برابر این نسبت برای غشاء M2 بود. گرفتگی کل برای هر دو غشاء PES و M1 برابر با 100% بود. از طرف دیگر، گرفتگی کل در غشاء M2 برابر با 32/85 و 63/78% و برای M3 برابر با 30/72 و 81/81% به ترتیب در حضور سوسپانسیون شیر خشک و آلبومین بود. در انتها، تست پایداری نشان داد که غشاء M3 در محیط خنثی و اسیدی پایدارتر از غشاءهای دیگر بود.

از گذشته تا به امروز، پژوهشگران بر روی حل بحران کمبود آب متمرکز شده اند. ایده سنتز یک جاذب کارآمد و پایدار موضوعی است که برای حل مشکل آب آلوده بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این مطالعه حذف رنگ کاتیونیک بلو 41 (معروف به بیسیک بلو 41) از محلول های آبی با استفاده از یک نانوکامپوزیت جدید بود. برای سنتز این نانوکامپوزیت جدید چارچوب آلی فلزی حاوی آهن(NH2-MIL-88(Fe)) ، گرافن اکساید و نانوذرات اسپینل کبالت-روی فریت مغناطیسی (Co0.5Zn0.5Fe2O4) انتخاب شدند. جاذب سنتز شده با استفاده از تکنیک های FT-IR، XRD، TEM، FESEM، نقشه برداری عنصری، EDX، VSM و TGA مشخصه یابی شد. آزمایشات جذب سطحی بر اساس پیشنهاد طراحی مرکب مرکزی انجام شده و شرایط عملیاتی بهینه به دست آمد. بنابراین بهترین حذف 89/96% برای غلظت اولیه رنگ mg·L-1 0/10 در دمای ºC0/29، pH برابر با 70/8 و مقدار جاذب g·L-132/1 به دست آمد. جالب توجه است که فرآیند جذب سطحی بسیار سریع بوده و همانطور که مطالعات سینتیکی نشان داد تقریباً در زمان 60 ثانیه تکمیل شد. معادله فراکتال مانند- شبه مرتبه اول (FL-PFO) بهترین مدل برای برازش داده های سینتیکی تجربی بود. جاذبه الکتروستاتیک، پیوند هیدروژنی و برهم کنش π-πاز عوامل اصلی حذف رنگ بودند. بازیابی جاذب با دو رویکرد مختلف انجام شد: i) دفع رنگ با استفاده از محلول سدیم کلرید در حضور امواج فرا صوت ( mol·L-1 1/0، ml5، با زمان تماس 5 دقیقه)، ii) تخریب رنگ توسط فرآیند اکسیداسیون پیشرفته ترکیبی شامل فنتون و امواج فراصوت. در واقع به دلیل وجود کاتیون آهن در ساختار نانوکامپوزیت، امکان تجزیه رنگ به روش فنتون وجود داشت. در نتیجه، بازیابی جاذب طی شش چرخه با موفقیت انجام شد.

هدف از انجام این پژوهش، حذف کاتیون های مس و روی از محلول های آبی با استفاده از یک نانوکامپوزیت جدید زیستی مغناطیسی می باشد. در ابتدا، سلولز موجود در پوست آناناس استخراج و به وسیله اسید اگزالیک اصلاح گردید. سپس، سلولز اصلاح شده و لیگاند EDTA به نانوذرات مگنتیت (Fe3O4) پوشش داده شده توسط گروه های عاملی سیلیس متصل گردیدند. جاذب با استفاده از تکنیک های FT-IR، XRD، FESEM، TEM، EDX، Elemental mapping، TGA، VSM و BET مشخصه یابی شد. طراحی مرکب مرکزی برای طراحی آزمایش ها و بهینه سازی مورد استفاده قرار گرفت و معادلات درجه دوم برای برازش داده های تجربی پیشنهاد شد. براساس تجزیه ANOVA، فاکتورهای pH، دما و غلظت جاذب بر درصد حذف کاتیون ها اثرگذار بودند. بیشترین درصد حذف یون های مس و روی در شرایط بهینه و با در نظر گرفتن برهم کنش بین متغیرها به ترتیب برابر با 18/93 و 30/96% به دست آمد. جاذبه الکتروستاتیک و تشکیل کمپلکس از عوامل اصلی حذف کاتیون ها بودند. فرآیند جذب سطحی برای کاتیون مس با غلظت های مختلف بعد از گذشت 10 دقیقه به تعادل رسید و داده های سینتیکی با معادله سرعت شبه مرتبه nام اصلاح شده برازش گردید. کاتیون روی بعد از 30 ثانیه از محلول حذف شده و معادله سرعت شبه مرتبه nام اصلاح شده بهترین برازش را به دست داد. داده های تعادلی برای کاتیون های مس و روی با استفاده از ایزوترم لنگمویر-فروندلیچ و تاث به ترتیب برازش شد. بیشترین مقدار کاتیون جذب سطحی شده به ازاء جرم نانوکامپوزیت در تعادل معادل با mg·g-1 98/152 (برای کاتیون مس) و 93/153 (برای کاتیون روی )به دست آمد. همچنین، بازیابی نانوکامپوزیت تا 5 چرخه با موفقیت انجام شد.

هدف از انجام این پژوهش، حذف رنگ کاتیونیک بلو 41 از محلول های آبی با استفاده از یک نانوکامپوزیت جدید می باشد. نانوکامپوزیت با استفاده از نانوذرات مگنتیت اصلاح شده با ترکیبات سیلیکا، گرافن اکساید و چیتوسان متصل به دی اتیلن تری آمین پنتااستیک اسید سنتز شد. نانوکامپوزیت با استفاده از تکنیک های FT-IR، XRD، FESEM، TEM، EDX، Elemental mapping، TGA، VSM و BET مشخصه یابی شد. طراحی مرکب مرکزی برای طراحی آزمایش ها و بهینه سازی مورد استفاده قرار گرفت و یک معادله درجه دوم برای برازش داده های تجربی پیشنهاد شد. براساس تجزیه ANOVA، فاکتورهای pH، دما و غلظت جاذب بر درصد حذف رنگ اثرگذار بودند. با توجه به برهم کنش بین متغیرها، اثر pH بر روی حذف رنگ در غلظت های بالای نانوکامپوزیت قابل توجه بود. همچنین، این نتیجه حاصل شد که فرآیند جذب سطحی گرماگیر بود. در شرایط بهینه، بیشترین حذف رنگ برابر با 41/93% به دست آمد، در حالی که غلظت اولیه رنگ mg·L-1 0/10 بود. جاذبه الکتروستاتیک، پیوند هیدروژنی و برهم کنش π-π از عوامل اصلی حذف رنگ بودند. مطالعات سینتیکی و تعادلی در مقادیر ثابت 02/9 = pH، °C 1/47 T = و غلظت نانوکامپوزیت mg·L-1 98/1 انجام شد. فرآیند جذب سطحی بعد از گذشت 30 دقیقه به تعادل رسید. مدل سینتیکی شبه مرتبه nام اصلاح شده بهترین معادله برای برازش داده ها بود. داده های تعادلی با استفاده از ایزوترم لنگمویر-فروندلیچ اصلاح شده برازش شد و بیشترین مقدار ماده جذب سطحی شده به ازاء جرم نانوکامپوزیت در تعادل معادل با mg·g-1 87/55 به دست آمد. همچنین، بازیابی نانوکامپوزیت با استفاده از حلال اسیدی انجام شد.