تله‌ای برای آلاینده‌های رنگی

تصفیه‌پساب‌های نساجی تا چه اندازه اهمیت دارد؟

نخستین کاری که معمولا در تصفیه‌پساب‌ها انجام می‌شود این است که کارهایی را انجام دهیم تا پساب‌های رنگی صنعت نساجی بدون رنگ از کارخانه خارج شود. با توجه به اهمیت این موضوع لازم است از فرآیندی استفاده کنیم تا مواد رنگزا بخصوص در پساب‌های کارخانه‌های رنگرزی که کالاها و محصولات نساجی در آنجا رنگ می‌شود از خروجی نهایی پساب‌ها جدا شده و در نهایت خروجی این پساب‌ها بدون مواد رنگی باشد. در کشورهای مختلف قوانین سختگیرانه‌ای هم وضع شده است و بر این اساس برای کارخانه‌ها و شرکت‌هایی که این قوانین را رعایت نمی‌کنند جریمه‌های سنگینی در نظر گرفته می‌شود. به همین دلیل کارخانه‌ها مجبور شده‌اند به سمتی پیش روند که دیگر مجبور نباشند این جریمه‌های سنگین را پرداخت کنند و به این ترتیب تصفیه‌پساب‌ها برای این کارخــانه‌ها به امری ضروری مبدل شده است.

معمـــولا در این فرآینـــد از چه روش‌هـایی استفاده می‌شود؟

برای تصفیه‌پساب‌های نساجی از روش‌های مختلفی می‌توان استفاده کرد تا بتوان آلاینده‌های رنگی را از این پساب‌ها حذف کرد. یکی از مقرون به صرفه‌ترین و رایج‌ترین این روش‌ها، استفاده از جاذب‌هایی است که می‌توانند مواد رنگی موجود در این پساب‌ها را به دام اندازند. این جاذب‌ها انواع مختلفی دارند که با توجه به میزان ظرفیت جذب آنها، راندمانشان و تاثیر‌گذاری این آلاینده‌ها در از بین بردن مواد رنگی می‌تـــــوان آنها را در گروه‌هــای مختلفی طبقه‌بندی کرد.

در این طرح سراغ بیوجاذب‌ها رفته‌اید. این گروه از جاذب‌ها چه ویژگی منحصر به فردی دارند؟

همان‌طور که از اسمشان پیداست، بیوجاذب‌ها یا جاذب‌های زیستی می‌توانند به مرور زمان تخریب شده و از بین بروند. بنابراین هیچ آسیبی به محیط‌زیست نمی‌رسانند. هیچ اثری از این بیوجاذب‌ها باقی نمی‌ماند که خودش به نوعی یک آلاینده محسوب شود. بنابراین می‌توان مهم‌ترین ویژگی منحصر به‌فرد این بیوجاذب‌ها را در قدرت جذب بالای آنها، زیست تخریب‌پذیری، سازگاری با محیط‌زیست و غیرسمی بودن آنها خلاصه کرد.

از بین جاذب‌های مختلف به این گروه از جاذب‌ها، جاذب طبیعی گفته می‌شود. جاذبی خوب است که در دسترس و فراوان باشد و مقدار کمی از آن توانایی حذف میزان زیادی از آلودگی‌ها را داشته باشد. در میان بیوجاذب‌هایی که امروزه مطرح شده و مورد توجه قرار گرفته است ترکیبی به نام کیتوسان وجود دارد که یک بیوپلیمر هم هست. یعنی یک پلیمر زیست تخریب‌پذیر و سازگار با محیط‌زیست است. این پلیمر از پوسته خارجی سخت‌پوستان به دست می‌آید، بنابراین هم می‌تواند منشأ دریایی داشته باشد و آن را از موجوداتی مانند خرچنگ‌ها استخراج کرد و هم می‌توان این ماده را از منشأ گیاهی و دیواره سلولی خارجی بعضی از گیاهان و حتی جلبک‌ها استخراج کرد. بیوپلیمر طبیعی کیتوسان به علت وجود گروه‌های نیتروژن و خصلت ذاتی کاتیونی خود در حذف مواد رنگزای آنیونی ظرفیت جذب بالایی دارند. در کشور ما انواع مختلف سخت‌پوستان دریایی مانند میگو و خرچنگ وجود دارد، بنابراین چنین امکانی وجود دارد که بتوان این ترکیب را به صورت گروهی و حیوانی استخراج کرد.

چرا از کیتوسان بتنهایی به عنوان بیوجاذب استفاده نکردید و سراغ دندریمرها رفتید؟

این ترکیب همان بیوجاذب کیتوسان است که با توجه به ویژگی‌های منحصر به‌فردی که دارد در تصفیه‌پساب‌ها مورد توجه قرار گرفته است. ما با ایجاد تغییراتی در آن، این ترکیب را از نظر شیمیایی اصلاح کرده‌ایم. گرچه خود کیتوسان ظرفیت جذب بالایی دارد و یک بیوپلیمر است، اما ما می‌خواستیم از این طریق ظرفیت جذب آن را افزایش دهیم. بنابراین سراغ دندریمرها رفتیم. دندریمرها یا پلیمرهــای پر شاخه ساختاری در ابعاد نانو دارد. ما برای نخستین‌بار از این ترکیب برای اصلاح کیتوسان و افزایش قابلیت‌های این بیوجاذب برای حذف آلاینده‌های رنگی پساب‌های نساجی استفاده کردیم. در سال‌های اخیر استفاده از دندریمرها به عنوان جاذبی با قدرت بالا در ابعاد ساختاری نانو در رنگزدایی پساب رنگریز کالا‌های نساجی مطرح شده است.

فرآیند تصفیه‌پساب به کمک این بیوجاذب‌ها چگونه انجام می‌شود؟

تصفیه‌پساب از طریق جذب سطحی انجام می‌شود. بیوجاذب‌ها می‌توانند از طریق گروه‌ها و حفره‌هایی که در خود دارند، مولکول‌های رنگ یا آلاینده‌های رنگــــی را به عنوان میزبان در خود جای دهند که به این فرآیند جذب سطحی گفته می‌شود.

آیا این طرح اجرایی هم شده است؟

ما این بیوجاذب را در مقیاس صنعتی سنتز کرده و برای حذف آلاینده‌های رنگی موجود در پساب‌ها از آن استفاده کردیم و در شرایط مختلف کارایی آن بررسی شده است. شرایط رنگ‌زدایی را بهینه‌سازی کرده‌ایم. در روشی که برای افزایش جذب سطحی کیتوسان مورد نظرمان بود هم به نتایج قابل قبولی دست یافتیم. از آنجا که این جاذب یک جاذب زیستی است، شرایط مختلف می‌تواند در عملکرد آن تاثیرگذار باشد که ما توانستیم شرایط بهینه برای افزایش عملکرد این جاذب‌ها را نیز شناسایی کنیم. نتیجه این تحقیقات که طرح تحقیقات دانشگاهی بوده و با راهنمایی دکتر مختار آرامی از دانشگاه امیرکبیر و دکتر کمال‌الدین قرنجیگ از موسسه علوم و فناوری رنگ ایران انجام شده، در قالب مقالات ISI و مقالات علمی و پژوهشی به چاپ رسیده است.

آیا بیوجاذبی با چنین ویژگی‌ها می‌تواند در زمینه‌های دیگر هم کاربرد داشته باشد؟

از آنجا که این ترکیب یک بیوپلیمر است، می‌توان از آن در تصفیه آب و پساب استفاده کرد. علاوه بر این بیوجاذب کیتوسان در زمینه پزشکی هم کاربردهای زیادی دارد. این ماده می‌تواند به عنوان حمل‌کننده دارو یا فرآورده‌های دارویی مورد استفاده قرار گیرد. مولکول‌های مختلف این ماده می‌تواند میزبان خوبی برای مواد دارویی باشد. بیوجاذب کیتوسـان در ضدمیکروبی‌کردن یا در ایجاد محیطی که هیچ میکروبی نتواند در آن رشد کند هم می‌تواند کاربرد داشته باشد. این بیوجاذب می‌تواند بهبوددهنده قابلیت رنگ‌پذیری الیاف نساجی باشد.

فرانک فراهانی‌جم‌ /‌ گروه دانش