علوم و فناوری نساجی و پوشاک

علوم و فناوری نساجی و پوشاک

بررسی حذف نیکل و آهن از پساب توسط نانو الیاف پلی آکریلونیتریل/ترموپلاستیک پلی یورتان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
سیما حبیبی 1
اعظم طالبیان 1
عطیه قاجاریه 2
شیوا علی اکبری 1
1 دانشکده فنی مهندسی، گروه نساجی، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهر ری دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 دانشکده فنی مهندسی، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهر ری، دانشگاه آزاد اسلامی ، تهران، ایران
10.22034/jtst.2024.449135.1457
چکیده
امروزه استفاده از فناوری‌های نو برای حذف فلزات سنگین و ارتقای کیفیت آب یکی از الزامات رفع آلودگی محیط ‌زیست ناشی از فلزات سنگین است. نانوالیاف پلیمری به واسطه برخورداری از خصوصیات سطح به حجم بالا، ساختارسه بعدی، خواص مکانیکی مناسب، اتصال خوب منافذ، پتانسیل شیمیایی وعملکرد بالای فیلتراسیون در مقیاس نانو معمولا بیشترین کاربرد را در صنعت تصفیه آب دارند .در این پژوهش، نانوالیاف پلیمری ترموپلاستیک پلی یورتان(TPU)/پلی اکریلونیتریل(PAN) به منظور بررسی حذف یون فلز نیکل و آهن به روش الکتروریسی تهیه شدند. نتایج آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد ولتاژ 10 ولت و فاصله ی 15 سانتیمتر و ترکیب درصد پلیمرهای پلی آکریلونیتریل/پلی یورتان به نسبت 30/70 بهینه تولید الیاف بوده است. واکنش بین این دو پلیمر با استفاده از آزمون طیف سنجی اشعه مادون قرمز(FTIR) مورد بررسی قرار گرفتند. با توجه به نتایج آزمون زاویه تماس، افزایش میزان پلی یورتان به ترکیب پلیمری به نسبت 70/30 منجر به افزایش زاویه تماس قطره با سطح جاذب به میزان°10/40 به نسبت پلی آکریلونیتریل با زاویه °49/21 بوده است. نتایج نشان داد جاذب TPU/PAN با نسبت 70/30، دارای میزان جذب نیکل 8/45% و بیشتر از فلز آهن با میزان حداکثر جذب 18/33 % در PH و زمان بهینه بوده است.
کلیدواژه‌ها
نانوالیاف
فلزات سنگین
محیط زیست
جذب سطحی
پلی اکریلو نیتریل / ترموپلاستیک پلی اورتان

موضوعات

عنوان مقاله English

A Study on nickel and iron removal from wastewater by polyacrylonitrile/thermoplastic polyurethane nanofibers

نویسندگان English

ُSima Habibi 1
Aazam Talebian 1
Atiyeh Ghajarieh 2
Shiva Aliakbari 1
1 Faculty of Engineering, Department of textile, Yadegar-e-Imam Khomeini (RAH) Shahre Rey Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Faculty of Engineering, Young Researchers and Elite Club, Yadegar-e-Imam Khomeini (RAH) Shahre Rey Branch, Islamic Azad University,Tehran,Iran
چکیده English

Today, utilizing new technologies for heavy metal removal and water quality improvement is essential in combating environmental pollution caused by heavy metals. Polymeric nanofibers are widely used in the water treatment industry due to their high surface-to-volume ratio, three-dimensional structure, suitable mechanical properties, good pore connectivity, chemical potential, and high filtration performance at the nanoscale. In this study, thermoplastic polyurethane (TPU) and polyacrylonitrile (PAN) polymer nanofibers were prepared using electrospinning to investigate the removal of nickel and iron metal ions. Scanning electron microscopy revealed that a voltage of 10 volts and a distance of 15 cm, with a TPU/PAN polymer ratio of 70:30, were optimal for fiber production. The reaction between these polymers was analyzed using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The results demonstrated that increasing the amount of polyurethane in the polymer composition to a 70:30 ratio increased the contact angle of the droplet with the absorbent surface by 40.10°, compared to polyacrylonitrile with an angle of 21.49°. The findings indicated that the TPU:PAN adsorbent with a 70:30 ratio achieved a nickel absorption rate of 45.8% and an iron absorption rate of 33.18% under optimal pH and time conditions..

کلیدواژه‌ها English

Nanofibers
heavy metals
environment
surface adsorption
PAN/TPU
  1. Fatehi, M. H., Shaygan, J., Zabihifar, M., A review of methods for removal of heavy metals from aqueous environments, Journal of Ecohydrology, 5(3), 855-874, 2018.
  2. Heidari, H., Rahnavarad, A., Gholamreza Fahimi, F., Saeb, K., Application of Modified Multi-Walled Carbon Nanotubes in Removal of Zinc and Nickel from Effluent, Case Study: Effluent of Tarom Industrial Town of Zanjan, Water and Wastewater Journal, 33(4), 51-70, 2022.
  3. Ghajarieh, A., Farizadeh, Kh., A review on the application of alginate nanocomposites in the removal of heavy metals, Proceedings of the First National Nanotechnology Conference: Advantages and Applications, Shahid Mofatteh University, 2013.
  4. Mohammed, Y.A., Ma, F., Liu, L., Zhang, C., Dong, H., Wang, Q., Xu, X., Al-Wahbi, A.A., Preparation of electrospun polyvinylidene fluoride/amidoximized polyacrylonitrile nanofibers for trace metal ions removal from contaminated water, J. Porous Mater., 28, 383-392, 2021.
  5. Moreno-Piraján, J. C., Garcia-Cuello, V. S., Giraldo, L., The removal and kinetic study of Mn, Fe, Ni and Cu ions from wastewater onto activated carbon from coconut shells, Adsorption, 17, 505-514, 2011.
  6. Shrestha, R., Ban, S., Devkota, S., Sharma, S., Joshi, R., Tiwari, A.P., Kim, H.Y. and Joshi, M.K., Technological trends in heavy metals removal from industrial wastewater: A review, Journal of J. Environ. Chem. Eng., 9(4), 105688, 2021.
  7. Imam Shushteri, M. M., Helchi, S., Shad afza, S., Pajum Shariati, F., A review on methods for nickel removal from industrial wastewater., Fourth Congress of Water and Wastewater Science and Engineering of Iran, Qom University of Medical Sciences, 2022.
  8. Hosseini Shekarabi, H., Hashemzadeh, F., Javid, A. H., Hasani, A. H., Investigation of Nickel Removal from Water by Electrospun Alumina Nanofiber Adsorbent, Water and Wastewater Journal, 32(2), 1-14, 2021.
  9. Talebian, A., Najdaki, H., Aliakabarshirazi, S., Habibi, S., Production of gelatin nanofibers from aqueous solvents: Effect of electrospinning parameters on morphology and diameter of nanofibers, Text. Sci. Tech., 7(1), 51-58, 2011.
  10. Elahami, M., Habibi, S., A Study on morphology of Poly(vinyl alcohol)- organoclay nanocomposite nanofibers, Composite Science and Technology, 5(3), 325-330, 2018.
  11. koosha, k., Habibi, S., Talebian, A., Study on Morphology of Gelatin Electrospun Nanofiber, Text. Sci. Tech., 7(1), 9-5, 2018.
  12. Zhang, C., Ma, F., Liu, L., Dong, H., Wang, Q., Xu, X., Al-Wahbi, A. A., Adsorption of Nickel Ions by Polyacrylonitrile Nanofibers: Effect of pH and Initial Concentration, J. Environ. Manage., 2020.
  13. Li, X., Guo, J., Wang, Z., Zhao, L., Polyurethane Nanofibers for Iron Ion Removal: Influence of pH and Temperature, Environ. Sci. Technol., 2019.
  14. Wang, J., Li, X., Guo, J., Wang, Z., Zhao, L., Preparation of PAN/PU composite nanofibers and their application for heavy metal ion removal, J. Environ. Chem. Eng., 8(4), 103951, 2020.
  15. Nikkhah Nikkho, M.M., Tahvildari, K., Gholi Ghasri, M.A., Habibi, S. and Nourbakhsh, S., Effect of corona discharge modification on the surface properties of Polyacrylonitril/Thermoplastic polyurethane nanofiber membrane, J. Theor. Appl. Phys., 18(2), 1-13, 2024.
  16. Yoon, J., Sung, Y. K., Kwon, O. H., Moon, J. H., You, N., Yoon, S. Y., Superhydrophobic and antimicrobial properties of polyurethane nanofibers containing tourmaline nanoparticles., Mater. Sci. Eng., C, 82, 141-147, 2017.
  17. Ma, M., Hill, R.M., Lowery, J.L., Fridrikh, S.V. and Rutledge, G.C., Electrospun poly(styrene-block-dimethylsiloxane) block copolymer fibers exhibiting superhydrophobicity, Langmuir, 21(12), 5549-5554, 2005.
  18. Liu, C., Huang, L., Lai, Y., Huang, Z., Xie, Q., Huang, C., Hydrophilic modification of polyacrylonitrile nanofibers to enhance efficiency for oil/water separation, Sep. Purif. Technol., 217, 298-305, 2019.
  19. Huang, L., Lai, Y., Huang, Z., Xie, Q., Huang, C., Tunable surface properties of electrospun nanofibers for improved filtration performance, J. Mater. Sci., 53(21), 14991-15007, 2018.

  • تاریخ دریافت 28 اسفند 1402
  • تاریخ بازنگری 04 مرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 13 مرداد 1403