نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

کاربرد غشای پلیمری درون‌گیر متشکل از سلولزتری‌استات و تر‌ی‌‌اکتیل‌‌آمین برای حذف رنگ آنیونی قرمزکنگو از محلول‌های آبی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
بهاره بیگ زادی 1
لیلا دولتیاری 2
محمدرضا یافتیان 1
1 آزمایشگاه تعادل‌های فازی، گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، ایران
2 گروه شیمی، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران
چکیده
در پژوهش حاضر غشای پلیمری درون‌گیر با ترکیب 40 درصد وزنی پلیمر سلولز تری‌استات (CTA)، 25 درصد وزنی استخراج‌ کننده تری اکتیل آمین (TOA) و 35 درصد وزنی نرم کننده تری بوتیل فسفات (TBP) به‌عنوان غشایی مناسب برای حذف رنگ قرمز کنگو (CR) از محلول‌های آبی انتخاب شد. خواص فیزیکی و مکانیکی غشای منتخب با ثبت تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ نیروی اتمی و نمودارهای تجزیه وزن‌سنجی حرارتی و تنش/کرنش بررسی شدند. به‌ منظور دستیابی به بیشترین کارایی در فرآیند استخراج، پارامترهای موثر بر این فرآیند مورد مطالعه قرار گرفتند. بررسی‌ها نشان داد که غشای انتخاب شده  قادر به استخراج رنگ قرمز کنگو از 50 میلی‌لیتر محلول حاوی 20 میلی‌گرم برلیتر این رنگ، پس از 6 ساعت تماس با محلول با سرعت هم خوردن 200 دور بر دقیقه بود. با بررسی استوکیومتری گونه و تعیین نسبت 1:1 استخراج ‌شونده و قرمز کنگو، مکانیسم تشکیل زوج‌ یون به صورت [TOAH+][CR-] پیشنهاد شد. این غشاء تا سه ماه بعد از تهیه پایدار بود و قادر به استخراج کامل رنگ بود. غشاء تهیه شده تا 5 چرخه استخراج/ واجذب کارایی کامل داشت. کاربرد غشای مورد مطالعه در استخراج رنگ قرمز کنگو از نمونه‌های آبی کارایی این غشاء را در ماتریس‌های مختلف نمایان کرد. مدل‌های سینتیکی و هم‌دمای فرآیند استخراج مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل به خوبی نشان داد که فرآیند استخراج با مدل‌ سینتیکی شبه مرتبه دوم و هم‌دمای لانگ‌مویر انطباق دارد. حداکثر ظرفیت این غشاء 8/43 گرم قرمز کنگو بر گرم غشاء تعیین شد.
کلیدواژه‌ها
غشاء پلیمری درون‌گیر
تری اکتیل آمین
سلولز تری‌استات
قرمز کنگو
سینتیک
هم دما

موضوعات

[1] Yakupova E.I., Bobyleva L.G., Vikhlyantsev I.M., Bobylev A.G., Congo Red and Amyloids: History and Relationship. Bioscience Rep., 39: 1 (2019).
[2] Rasilingwani T.E., Gumbo J.R., Masindi V., Foteinis S., Removal of Congo Red Dye from Industrial Effluents using Metal Oxide-clay Nanocomposites: Insight into Adsorption and Precipitation Mechanisms. Water Resour. Ind., 13: 100253 (2024).
[3] Al-Haidari A.A., Al-Taweel S.S., Jassim L.S., Adsorptive Removal of Congo Red from Aqueous Solution by Local Chaff Surface: Thermodynamics and Kinetics Studies. Ibn AL-Haitham Jou.r for Pure. & Appl. Sci., 26: 166-177 (2017).
[4] Manzoor K., Batool M., Naz F., Nazar M.F., Hameed B.H., Zafar M.N., A Comprehensive Review on Application of Plant-based Bioadsorbents for Congo Red Removal. Biomass Convers. Biorefin., 14: 4511-37 (2024).
[5] Siddique N., Din M.I., Khalid R., Hussain Z., A Comprehensive Review on the Photocatalysis of Congo Red Dye for Wastewater Treatment. Rev. Chem. Eng., 40: 481-510 (2024).
[6] Jiraratananon R., Sungpet A., Luangsowan P., Performance Evaluation of Nanofiltration Membranes for Treatment of Effluents Containing Reactive Dye and Salt. Desalination, 130: 177-183 (2000).
[7] SenGupta A.K., Environmental Separation of Heavy Metals: Engineering Processes. CRC Press., (2001).
[8] Noble R.D., Stern S.A., Membrane Separations Technology: Principles and Applications, Elsevier) 1995).
[9] Pandey P., Chauhan R., Membranes for Gas Separation. Prog. Polym. Sci., 26: 853-893 (2001).
[10] Tor A., Arslan G., Muslu H., Celiktas A., Cengeloglu Y., Ersoz M., Facilitated Transport of Cr(III) Through Polymer Inclusion Membrane with di (2-ethylhexyl) Phosphoric Acid (DEHPA). J. Membr. Sci., 329: 169-174 (2009).
[11] Oguma K., Yoshioka O., Noro J., Sakurai H., Simultaneous Determination of Vanadium(IV) and Vanadium(V) by Flow Injection Analysis using Kinetic Spectrophotometry with Xylenol Orange. Talanta, 96: 44-49 (2012).
[12] Bahrami S., Dolatyari L., Shayani‐Jam H., Yaftian M.R., Membrane Extraction of V(V) by an Oleic Acid Plasticized Poly (Vinyl Chloride)/Aliquat® 336 Polymer Inclusion Membrane. J. Appl. Polym. Sci., 139: 52434 (2022).
[13] Jayawardane B.M., Cattrall R.W., Kolev S.D., The Use of a Polymer Inclusion Membrane in a Paper-based Sensor for the Selective Determination of Cu(II). Ana.l Chim. Acta., 803: 106-112 (2013).
[14] 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. Memb.r Sci., 281: 7-41 (2006).
[15] Tajabadi F., Ghambarian M., Carrier-mediated Extraction: Applications in Extraction and Microextraction Methods. Talanta, 206: 120145 (2020).
[16] Olasupo A., Sadiq A.C., Suah F.B.M., A Novel Approach in the Removal of Ciprofloxacin Antibiotic in an Aquatic System using Polymer Inclusion Membrane. Environ. Technol. Innovation, 27: 102523 (2022).
[17] Steed J.W., Atwood J.L., Supramolecular Chemistry, John Wiley & Sons., (2022).
[18] Yan X., Zhang X., Li Q., Preparation and Characterization of CS/β-CD/Nano-ZnO Composite Porous Membrane Optimized by Box-Behnken for the Adsorption of Congo Red. Environ. Sci. pollut Res., 25: 22244-22258 (2018).
[19] Wong H.S., The removal of cationic and Anionic Dyes Using PVC Polymer Inclusion Membranes Incorporated with Aliquat 336. Discol. Umk. Edu. My., (2020).
[20] Abdul-Halim N., Idris N., Tou Y., Cellulose Triacetate Polymer Inclusion Membrane (PIM) for Dye Removal. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., 842: 012075 (2021).
[21] Ndlovu L.N., Malatjie K.I., Chabalala M.B., Mishra A.K., Mishra S.B., Nxumalo E.N., Beta Cyclodextrin Modified Polyvinylidene Fluoride Adsorptive Mixed Matrix Membranes for Removal of Congo Red. J. Appl. Polym. Sci., 139: 52302 (2022).
[22] Sharma U., Pandey R., Basu S., Saravanan P., ZIF-67 Blended PVDF Membrane for Improved Congo Red Removal and Antifouling Properties: A Correlation Establishment Between Morphological Features and Ultra-filtration Parameters. Chemosphere, 320: 138075 (2023).
[23] Gherasim C.V., Bourceanu G., Olariu R.I., Arsene C., A Novel Polymer Inclusion Membrane Applied in Chromium(VI) Separation from Aqueous Solutions. J. Hazard. Mater., 197: 244-253 (2011).
[24] Benosmane N., Boutemeur B., Hamdi S.M., Hamdi M., Removal of Methylene Blue Dye from Aqueous Solutions using Polymer Inclusion Membrane Technology. Appl. Water Sci., 12: 104 (2022).
[25] Soo J.A.L., Makhtar M.M.Z., Shoparwe N.F., Otitoju T.A., Mohamad M., Tan L.S., Li S., Characterization and Kinetic Studies of Poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymer Inclusion Membrane for the Malachite Green Extraction. Membranes, 11: 676 (2021).
[26] 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. Manage., 169: 8-17 (2016).
[27] 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. J. Appl. Polym. Sci., 139: 51480 (2022).
[28] Kozlowski C.A., Walkowiak W., Applicability of Liquid Membranes in Chromium(VI) Transport with Amines as Ion Carriers, J. Membr. Sci., 266: 143-150 (2005).
[29] Sellami F., Kebiche-Senhadji O., Marais S., Couvrat N., Fatyeyeva K., Polymer Inclusion Membranes Based on CTA/PBAT Blend Containing Aliquat 336 as Extractant for Removal of Cr(VI): Efficiency, Stability and Selectivity. React. Funct. Polym., 139: 120-132 (2019).
[30] Vázquez M., Romero V., Fontàs C., Anticó E., Benavente J., Polymer Inclusion Membranes (PIMs) with the Ionic Liquid (IL) Aliquat 336 as Extractant: Effect of Base Polymer and IL Concentration on their Physical–Chemical and Elastic Characteristics. J. Membr. Sci., 455: 312-319 (2014).
[31] Kazemi D., Yaftian M.R., Kolev S.D., Selective Extraction of Bi(III) from Sulfate Solutions by a Poly (vinyl chloride) Based Polymer Inclusion Membrane Incorporating Bis (2-ethylhexyl) Phosphoric Acid as the Extractant. React. Funct. Polym., 164: 104935 (2021).
[32] احمدی، میثم؛ دولتیاری، لیلا؛ یافتیان، محمد رضا؛ تهیه یک غشاء پلیمری درون‌گیر حاوی اتر تاجی دی‌سیکلو هگزانو-18-کراون-6 و بررسی کارایی آن در استخراج کروم(VI) از محلول‌های آبی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)42: 89 تا 106 (1402).
[33] 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).
[34] اسدی، مهدی؛ آزرده، سهیلا؛ حذف یون فلزهای سنگین Cd2+ و  Pb2+از آب با نانو مواد متخلخل، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)39: 13 تا 23 (1399).