تهیه یک غشاء پلیمری درون‌گیر حاوی اتر تاجی دی‌سیکلو هگزانو-18-کراون-6 و بررسی کارایی آن در استخراج کروم(VI) از محلول‌های آبی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 آزمایشگاه تعادل‌های فازی، گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، ایران

2 گروه شیمی، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران

چکیده

در این مقاله ساخت یک غشاء پلیمری درون‌گیر (که به اختصار "پیم" نامیده می‌شود) حاوی اتر تاجی دی سیکلو هگزانو-18-کراون-6 (DC18C6) و کاربرد آن در استخراج یون کروم(VI) از محلول‌های آبی گزارش شده است. غشاهایی با استفاده از پلیمرهای پایه پلی وینیلیدین فلوراید-co-هگزا فلوئورو پروپیلن (PVDF-HFP)، سلولز تری استات (CTA) و پلی وینیل کلراید (PVC)، به همراه استخراج ‌کننده‌‌ DC18C6 و نرم‌کننده ارتو-نیترو فنیل اکتیل اتر (NPOE) با نسبت‌‌های وزنی مختلف تهیه شدند. این غشاها از نظر شفافیت، مقاومت مکانیکی و توانایی استخراج یون کروم(VI) از محلول‌های اسیدی مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفتند. از میان غشاهای تهیه شده، غشاء با ترکیب 45 درصد وزنی پلیمر PVC، 20 درصد DC18C6  و 35 درصد NPOE به ‌عنوان غشاء بهینه انتخاب شد. غشاء انتخاب شده قادر به استخراج 57 درصد از یون‌های کروم(VI) در محلولی با غلظت اولیه 4/10 میلی‌گرم بر لیتراز این یون و غلظت2/1 مول بر لیتر هیدروکلریک اسید، پس از 21 ساعت است. بررسی‌ها نشان داد که فرآیند استخراج با تشکیل زوج یون [DC18C6H+][CrO3Cl-] همراه است. غشاء تهیه شده دارای ظرفیت 7 میلی‌گرم از یون‌های کروم(VI) بر گرم غشاء است. این غشاء قادر به استخراج گزینشی بسیار خوب یون‌های کروم(VI) از محلول‌های حاوی مس(II)، نیکل(II)، روی(II)، کادمیم(II) و نیترات است. غشاء مورد مطالعه برای حذف کروم(VI) از برخی نمونه‌های حقیقی بکار گرفته شد. مطالعه  سینتیک و هم دمای فرایند استخراج نشان داد که  فرآیند استخراج کروم(VI)توسط غشاء مورد مطالعه به ترتیب از معادله شبه مرتبه دوم و مدل هم‌دمای دابینین-رادشکوویچ تبعیت می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Tchounwou P.B., Yedjou C.G., Patlolla A.K., Sutton D.J., Heavy Metal Toxicity and the Environment. Molecul. Clin. Environ. Toxicol., 133: 133-164 (2012).
[2] Ahmed S.F., Kumar P.S., Rozbu M.R., Chowdhury A.T., Nuzhat S., Rafa N., Mahlia T.M., Ong H.C., Mofijur M., Heavy Metal Toxicity, Sources, and Remediation Techniques for Contaminated Water and Soil. Environ. Technol. Innov., 1: 102114 (2022).
[3] Sharma P., Singh S.P., Parakh S.K., Tong Y.W., Health Hazards of Hexavalent Chromium (Cr (VI)) and Its Microbial Reduction. Bioengineered, 1: 4923-38 (2022).
[4] Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), Priority List of Hazardous Substances, Division of Toxicology and Environmental Medicine, Atlanta (2019).
[5] Hami Dindar M., Yaftian M.R., Hajihasani M., Rostamnia S., Refinement of Contaminated Water by Cr(VI), As(V) and Hg(II) Using N-donor Ligands Arranged on SBA-15 Platform; Batch and Fixed-bed Column Methods. J. Taiwan Inst. Chem. Eng., 67: 325-337 (2016).
[6] Bahrami S., Yaftian M.R., Najvak P., Dolatyari L., Shayani-Jam H., Kolev S.D., PVDF-HFP Based Polymer Inclusion Membranes Containing Cyphos® IL 101 and Aliquat® 336 for the Removal of Cr(VI) from Sulfate Solutions. Sep. Purif. Technol., 250: 117251 (2020).
[7] Prasad S., Yadav K.K., Kumar S., Gupta N., Cabral-Pinto M.M., Rezania S., Radwan N., Alam J., Chromium Contamination and Effect on Environmental Health and Its Remediation: A Sustainable Approaches. J. Environ. Manag., 1(285): 112174 (2021).
[8] Shrestha R., Ban S., Devkota S., Sharma S., Joshi R., Tiwari A.P., Kim H.Y., Joshi M.K., Technological Trends in Heavy Metals Removal from Industrial Wastewater: A review. J. Environ. Chem. Eng., 9(4): 105688 (2021).
[9] Hussain S.T., Ali S.A.K., Removal of Heavy Metal by Ion Exchange Using Bentonite Clay. J. Ecological Eng., 22(1): 104-111 (2021).
[۱۰] اسدی، مهدی؛ آزرده، سهیلا؛ حذف یون فلزهای سنگین Cd2+ و  Pb2+از آب با نانو مواد متخلخل، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 39(4): 13 تا 23 (1399).
[11] Dolatyari L., Yaftian M.R., Rostamnia S., Th(IV)/U(VI) Sorption on Modified SBA–15 Mesoporous Materials in Fixed–Bed Column. Iran. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 36(6): 115-125 (2017).
[12] Sun Q., Wang W., Yang L., Huang S., Xu Z., Ji Z., Li Y., Hu Y., Separation and Recovery of Heavy Metals From Concentrated Smelting Wastewater by Synergistic Solvent Extraction Using a Mixture of 2-hydroxy-5-nonylacetophenone Oxime and Bis (2, 4, 4-trimethylpentyl)-phosphinic Acid. Solv. Extr. Ion Exc., 36(2): 175-90 (2018).
[13] Imdad S., Dohare R.K., A Critical Review on Heavy Metals Removal Using Ionic Liquid Membranes From the Industrial Wastewater. Chem. Eng. Process -Process Intensif., 173: 108812 (2022).
[14] Chen L., Wu Y., Dong H., Meng M., Li C., Yan Y., Chen J., An Overview on Membrane Strategies for Rare Earths Extraction and Separation. Sep. Purif. Technol., 197: 70-85 (2018).
[15] Han A., Zhang H., Sun J., Chuah G.K., Jaenicke S., Investigation into Bulk Liquid Membranes for Removal of Chromium(VI) From Simulated Wastewater. J. Water Process Eng., 17: 63–69 (2017).
[16] Hajilou E., Yaftian M. R., Dolatyari, L., Selective Emulsion Liquid Membrane Extraction of Cu(II) Mediated by a Schiff Base Ligand, Iran. Chem. Chem. Eng., 40(6): 2008-2018 (2021).
[17] Zante G., Boltoeva M., Masmoudi A., Barillon R., Trébouet D., Supported Ionic Liquid and Polymer Inclusion Membranes for Metal Separation. Sep. Purif. Rev., 51(1): 100-16 (2022).
[18] Zulkefeli N.S.W., Weng S.K., Halim N.S.A., Removal of Heavy Metals by Polymer Inclusion Membranes. Curr. Pollut. Rep., 4: 84–92 (2018).
[19] Saik Su G., Morad N., Ismail N., Rafatullah M., Developments in Supported Liquid Membranes for Treatment of Metal-Bearing Wastewater. Sep. Purif. Rev., 51(1): 38-56 (2022).
[20] Keskin B., Zeytuncu-Gökoğlu B., Koyuncu I., Polymer Inclusion Membrane Applications for Transport of Metal Ions: A Critical Review. Chemosphere, 279: 130604 (2021).
[21] Nghiem L.D., Mornane P., Potter I.D., Perera J.M., Cattrall R.W., Kolev S.D., Extraction and Transport of Metal Ions and Small Organic Compounds Using Polymer Inclusion Membranes (PIMs). J. Membr. Sci., 281(1-2): 7-41 (2006).
[22] Almeida M.I.G.S., Cattrall R.W., Kolev S.D., Recent Trends in Extraction and Transport of Metal Ions Using Polymer Inclusion Membranes (PIMs). J. Membr. Sci., 415: 9-23 (2012).
[23] Almeida M.I.G.S., Cattrall R.W., Kolev S.D., Polymer Inclusion Membranes (PIMs) in Chemical Analysis - A Review. Anal. Chim. Acta, 987: 1-14 (2017).
[24] Özbek O., Isildak Ö., Gürdere M.B., Cetin A., The Use of Crown Ethers as Sensor Material in Potentiometry Technique. Org. Commun., 14(3):  228-239 (2021).
[25] Fan Y., Li Y., Shu X., Wu R., Chen S., Jin Y., Xu C., Chen J., Huang C., Xia C., Complexation and Separation of Trivalent Actinides and Lanthanides by a Novel DGA Derived from Macrocyclic Crown Ether: Synthesis, Extraction, and Spectroscopic and Density Functional Theory Studies. ACS Omega, 6(3): 2156-66 (2021).
[26] Golcs Á., Bezúr L., Huszthy P., Tóth T., Liquid-Liquid Extraction and Facilitated Membrane Transport of Pb2+ Using a Lipophilic Acridono-Crown Ether as Carrier. J. Incl. Phenom. Macro., 99(1): 117-29 (2021).
[27] Zouhri A., Ernst B., Burgard M., Bulk Liquid Membrane for the Recovery of Chromium(VI) From a Hydrochloric Acid Medium Using Dicyclohexano-18-crown-6 as Extractant-Carrier. Sep. Sci. Technol., 34: 1891-1905 (1999).
[28] Walkowiak W., Bartsch R., Kozlowski C., Gega J., Charewicz W., Amiri-Eliasi B., Separation and Removal of Metal Ionic species by Polymer Inclusion Membranes. J. Radioanal. Nucl. Chem., 246: 643-650 (2000).
[29] Ulewicz M., Walkowiak W., Removal of Zn(II), Cd(II) and Pb(II) Using Polymer Inclusion Membrane Transport with Proton Ionizable DB-16-C-5 crown Ethers. Physicochem. Probl Mi., 40: 185-194 (2006).
[30] Ulewicz M., Sadowska K., Biernat J.F., Facilitated Transport of Zn(II), Cd(II) and Pb(II) Across Polymer Inclusion Membranes Doped with Imidazole Azocrown Ethers. Desalination, 214: 352-364 (2007).
[31] Ulewicz M., Lesinska U., Bochenska M., Walkowiak W., Facilitated Transport of Zn(II), Cd(II) and Pb(II) Ions Through Polymer Inclusion Membranes with Calix [4]-Crown-6 Derivatives. Sep. Purif. Technol., 54: 299-305 (2007).
[32] Mohapatra P., Lakshmi D., Bhattacharyya A., Manchanda V., Evaluation of Polymer Inclusion Membranes Containing Crown Ethers for Selective Cesium Separation from Nuclear Waste Solution. J. Hazard. Mater., 169: 472-479 (2009).
[33] Yaftian M.R., Almeida M.I.G., Cattrall R.W., Kolev S.D., Selective Extraction of Vanadium(V) from Sulfate Solutions into a Polymer Inclusion Membrane Composed of Poly (Vinylidenefluoride-co-Hexafluoropropylene) and Cyphos® IL 101. J. Membr. Sci., 545: 57-65 (2018).
[34] Marczenko Z., Balcerzak M., “Separation, Preconcentration and Spectrophotometry in Inorganic Analysis”, Elsevier, 159-166 (2000).
[۳5] شعبانی، محسن، بررسی سینتیک جذب رنگدانه اسید آبی 260 روی نانو لوله‌های کربنی چند دیواره با استفاده از برازش خطی و غیرخطی و تعیین انرژی فعال‌سازی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 39(4): 25 تا 34 (1399).
[36] Dolatyari L., Yaftian M.R., Rostamnia S., Removal of Uranium(VI) Ions from Aqueous Solutions Using Schiff base Functionalized SBA–15 Mesoporous Silica Materials. J. Environ. Manag., 169: 8–17 (2016)
[37] Ghaderi N., Dolatyari L., Kazemi D., Sharafi H.R., Shayani-Jam H., Yaftian M.R., Application of a Polymer Inclusion Membrane Made of Cellulose Triacetate Base Polymer and Trioctylamine for the Selective Extraction of Bismuth(III) from Chloride Solutions. Appl. Polymer Sci., 139: 51480 (2021).
[38] Sena M.M., Scarminio I.S., Collins K.E., Collins C.H., Speciation of Aqueous Chromium(VI) Solutions with the Aid of Q-mode Factor Analysis Followed by Oblique Projection. Talanta, 53: 453–461 (2000)
[39] Onac C., Alpoguz H.K., Akceylan E., Yilmaz M., Facilitated Transport of Cr(VI) Through Polymer Inclusion Membrane System Containing Calix [4] Arene Derivative as Carrier Agent. J. Macromol. Sci. A, 50: 1013-1021 (2013).
[40] Parinejad M., Yaftian M.R., A Study on the Removal of Chromium(VI) Oxanions from Acid Solutions by Using Oxonium Ion-Crown Ether Complexes as Mobile Carrier Agents. Iran. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 26(4): 19-27 (2007).
[41] Bonggotgetsakul Y.N.N., Cattrall R.W., Kolev S.D., Extraction of Gold(III) from Hydrochloric Acid Solutions with a PVC-Based Polymer Inclusion Membrane (PIM) Containing Cyphos® IL 104. Membranes, 5: 903-914 (2015).
[42] Mahanty B., Mohapatra P., Raut D., Das D., Behere P., Afzal M., Polymer Inclusion Membranes Containing N, N, N′, N′-tetra (2-ethylhexyl) Diglycolamide: Uptake Isotherm and Actinide Ion Transport Studies. Ind. Eng. Chem. Res., 54: 3237-3246 (2015).
[43] Gherasim C.V., Bourceanu G., Removal of Chromium(VI) from Aqueous Solutions Using a Polyvinyl-Chloride Inclusion Membrane: Experimental Study and Modelling. Chem. Eng. J., 220: 24-34 (2013).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار