سنتز سبز فیلتر نانو کامپوزیتی استات سلولز/ اکسید روی با عصاره گیاهی و کاربرد آن در حذف آلودگی منابع آبی

فصلنامه کیفیت و ماندگاری تولیدات کشاورزی و مواد غذایی

دوره 2، شماره 4، خرداد 1402، صفحه 37-54   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/qafj.2023.1977293.1053

نویسندگان

سهراب حاج محمدی¹؛ دادخدا غضنفری^{* 2}؛ عنایت الله شیخ حسینی³؛ ناهید رستاخیز³؛ حمیده اسدالله زاده³

¹دانشجوی دکترای شیمی آلی، گروه شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی کرمان، کرمان، ایران

²دانشیار، گروه شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی کرمان، کرمان، ایران

³استادیار ،گروه شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی کرمان، کرمان، ایران

چکیده

منابع آبی جزو سرمایه های طبیعی هر کشوری به شمار می‌ایند. ‌لذا حفظ این منابع طبیعی از جمله چالش های مهم همه کشورها به شمار می‌اید. استفاده بیش از حد از مواد شیمیایی و صنعتی و ورود آنها به منابع آبی ، مشکلات فراوانی را برای این منابع به وجود آورده است. لذا ارائه روش‌های نوین در حذف آلاینده های آبی از اهمیت زیادی برخوردار است. روش سنتز سبز نانوذرات به علت دارا بودن ویژگی‌هایی مانند ایمنی بیشتر ،سازگاری با محیط زیست، سـاده و کم هزینه بودن مورد توجه زیاد واقع شده است. در این کار پژوهشی سنتز سبز نانوذرات اکسید روی با استفاده از گیاه دافنه ماکروناتا انجام شد و در تهیه نانو فیلتر استات سلولز/ اکسید روی مورد استفاده قرارگرفت. تصویر میکروسکوپ الکترونی از نانو فیلتر نشان می‌دهد میانگین اندازه قطر نانوالیاف در حدود 40 نانو متر و میانگین اندازه نانوذرات حدود 47 نانو متر می‌باشد. همچنین تاثیر این فیلتر در حذف رنگ متیل اورانژ از منابع آبی در شرایط مختلف غلظت رنگ، میزان جاذب و pH مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد فیلتر نانوکامپوزیتی استات سلولز/ اکسید روی قادر به حذف حدود 90 درصد رنگ متیل اورانژ در شرایط بهینه می‌باشد. همچنین نتایج بررسی اثر ضد میکروبی این ساختار بر روی 4 نمونه باکتری بیماری زا شامل باسیلوس سرئوس و استافیلوکوس اپیدرمیس ، سالمونلا و اسینتو باکتر انجام شد. نتایج نشان داد بیشترین قطر هاله عدم رشد مربوط به باکتری های بیماری زای باسیلوس سرئوس و استافیلوکوس اپیدرمیس و حدود 22 میلی متر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

استات سلولز؛ اکسید روی؛ سنتز سبز؛ دافنه ماکروناتا؛ نانو فیلتر

مراجع

1-Lin L, Yang H, Xu X. Effects of Water Po-llution on Human Health and Disease Hetero-geneity: A Review. Frontiers in Environmen-tal Science. 2022;10:1-8.

2-Maheshwari K, Agrawal M, Gupta AB. Dye Pollution in Water and Wastewater. In: Muthu SS, Khadir A, editors. Novel Materials for Dye-containing Wastewater Treatment. Singapore: Springer Singapore. 2021;1-25.

3-Farhan Hanafi M, Sapawe N. A review on the water problem associate with organic po-llutants derived from phenol, methyl orange, and remazol brilliant blue dyes. Materials Today: Proceedings. 2020;31:A41-A50.

4-rahimi F, momeni M, arab chamjangali M. Degradation rate of Methyl Orange organic dye by high voltage spark plasma. Journal of Environmental Science and Technology. 2022; 45-57

5-Ghosh GC, Chakraborty TK, Zaman S, Nahar MN, Kabir AHME. Removal of Meth-yl Orange Dye from Aqueous Solution by a Low-Cost Activated Carbon Prepared from Mahagoni (Swietenia mahagoni) Bark. Pollu-tion. 2020;6(1):171-184.

6-Kumar R, Kumar M, Luthra G. Fundame-ntal approaches and applications of nanotech-nology: A mini review. Materials Today: Pro-ceedings. 2023;2:172-181.

7-Koç P, Gülmez A. Analysis of relationships between nanotechnology applications, mine-ral saving and ecological footprint: Evidence from panel fourier cointegration and causality tests. Resources Policy. 2021;74:102373-102382.

8-Pirarath R, Bhagwat UO, Palani S, Aljafari B, Sambandam A. Nanostructured zinc ortho-titanates for photocatalytic removal of dye pollutants. Materials Science and Engine-ering: B. 2023;287:116107-116114.

9-Nasr RA, Ali EA. Polyethersulfone/gelatin nano-membranes for the Rhodamine B dye removal and textile industry effluents treatm-ent under cost effective condition. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2022; 10(2):107250-107261.

10-Anusiya G, Jaiganesh R. A review on fab-rication methods of nanofibers and a special focus on application of cellulose nanofibers. Carbohydrate Polymer Technologies and Ap-plications. 2022;4:1-14.

11-Shangguan W, Li S, Cao L, Wei M, Wang Z, Xu H. Electrospinning and nanofibers: Bu-ilding drug delivery systems and potential in pesticide delivery. Materials Today Commu-nications. 2022;33: 345-399.

12-Satilmis B. Electrospinning Polymers of Intrinsic Microporosity (PIMs) ultrafine fibe-rs; preparations, applications and future pers-pectives. Current Opinion in Chemical Engi-neering. 2022;36: 793-812.

13-Hazarika KK, Konwar A, Borah A, Saikia A, Barman P, Hazarika S. Cellulose nanofiber mediated natural dye based biodegradable bag with freshness indicator for packaging of meat and fish. Carbohydrate Polymers. 2023; 300: 241-250.

14-Khairnar BA, Dabhane HA, Dashpute RS, Girase MS, Nalawade PM, Gaikwad VB. Stu-dy of biogenic fabrication of zinc oxide nano-particles and their applications: A review. Inorganic Chemistry Communications. 2022; 5: 46-52.

15-Nair GM, Sajini T, Mathew B. Advanced green approaches for metal and metal oxide nanoparticles synthesis and their environm-ental applications. Talanta Open. 2022;5: 80-92.

16-Chugh R, Kaur G. A mini review on green synthesis of nanoparticles by utilization of Musa-balbisiana waste peel extract. Materials Today: Proceedings. 2022; 14-22.

17-Naikoo GA, Mustaqeem M, Hassan IU, Awan T, Arshad F, Salim H, et al. Bioinspired and green synthesis of nanoparticles from plant extracts with antiviral and antimicrobial properties: A critical review. Journal of Saudi Chemical Society. 2021;25:101304-101315.

18-Singla S, Jana A, Thakur R, Kumari C, Goyal S, Pradhan J. Green synthesis of silver nanoparticles using Oxalis griffithii extract and assessing their antimicrobial activity. OpenNano. 2022;7:20-31.

19-Khan A-u, Ali F, Khan D, Gilani A-H. Gut modulatory effects of Daphne oleoides are mediated through cholinergic and Ca⁺⁺ anta-gonist mechanisms. Pharmaceutical Biology. 2011;49(8):821-835.

20-Sadiq H, Sher F, Sehar S, Lima EC, Zhang S, Iqbal HMN, et al. Green synthesis of ZnO nanoparticles from Syzygium Cumini leaves extract with robust photocatalysis applica-tions. Journal of Molecular Liquids. 2021; 335: 567-578.

21-Majumder S, Sharif A, Hoque ME. Cha-pter 9-Electrospun Cellulose Acetate Nanofi-ber: Characterization and Applications. In: Al-Oqla FM, Sapuan SM, editors. Advanced Processing, Properties, and Applications of Starch and Other Bio-Based Polymers: Elsev-ier. 2020;2:139-155.

22-Lee H, Nishino M, Sohn D, Lee JS, Kim IS. Control of the morphology of cellulose acetate nanofibers via electrospinning. Cell-ulose. 2018;25(5):2829-2837.

23-Bhattacharjee MK. Better visualization and photodocumentation of zone of inhibition by staining cells and background agar differe-ntly. The Journal of Antibiotics. 2015;68(10): 657-669.

24-Belanger CR, Hancock REW. Testing ph-ysiologically relevant conditions in minimal inhibitory concentration assays. Nature Prot-ocols. 2021;16(8):3761-3774.

25-Minimum Bactericidal Concentration Te-sting. Clinical Microbiology Procedures Han-dbook. 2016; 1:5-14.

26-Ding W, Zhang Y, Lu H, Wan W, Shen Y. Automatic 3D reconstruction of SEM images based on Nano-robotic manipulation and epi-polar plane images. Ultramicroscopy. 2019; 200:149-157.

27-Kader S, Al-Mamun MR, Suhan MBK, Shuchi SB, Islam MS. Enhanced photodeg-radation of methyl orange dye under UV irradiation using MoO₃ and Ag doped TiO₂ photocatalysts. Environmental Technology & Innovation. 2022;27:102476-102481.

28-Da Dalt S, Alves AK ,Bergmann CP. Photocatalytic degradation of methyl orange dye in water solutions in the presence of MWCNT/TiO₂ composites. Materials Resea-rch Bulletin. 2013;48(5):1845-1850.

29-Akisawa A, Tamogami A, Takeda N, Na-kayama M, Natsui T. Effect of Adsorbent on the Performance of Double Effect Adsorption Refrigeration Cycle with Adsorption Heat Recovery. International Journal of Refrigera-tion. 2022;141: 21-30.

30-Doulati Ardejani F, Badii K, Limaee NY, Shafaei SZ, Mirhabibi AR. Adsorption of Di-rect Red 80 dye from aqueous solution onto almond shells: Effect of pH, initial concen-tration and shell type. Journal of Hazardous Materials. 2008;151(2):730-747.

31-Azizi A, Moniri E, Hassani AH, Ahmad Panahi H. Reusability, optimization, and ads-orption studies of modified graphene oxide in the removal of Direct Red 81 using response surface methodology. Advances in Environ-mental Technology. 2020;6(4):175-185.

32-Tsai F-C, Ma N, Chiang T-C, Tsai L, Shi J-J, Xia Y, et al. Adsorptive removal of me-thyl orange from aqueous solution with cross-linking chitosan microspheres. Journal of Water Process Engineering. 2014;1: 2-7.

33-Ahmed S, Ahmad M, Swami BL, Ikram S. A review on plants extract mediated synthesis of silver nanoparticles for antimicrobial appl-ications: A green expertise. Journal of Advan-ced Research. 2016;7(1):17-28.

34-Ying S, Guan Z, Ofoegbu PC, Clubb P, Rico C, He F, et al. Green synthesis of nan-oparticles: Current developments and limita-tions. Environmental Technology & Innova-tion. 2022;26:102336-102350.

35-Dastagir G, Ahmad I, Uza NU. Microm-orphological evaluation of Daphne mucron-ata Royle and Myrtus communis L. using scanning electron microscopic techni-ques. Microsc Res Tech. 2022;85(3):1120-1134.

36-Matinise N, Fuku XG, Kaviyarasu K, Ma-yedwa N, Maaza M. ZnO nanoparticles via Moringa oleifera green synthesis: Physical properties & mechanism of formation. Appli-ed Surface Science. 2017;406:339-347.

37-Akama Y, Tong A, Ito M, Tanaka S. The study of the partitioning mechanism of meth-yl orange in an aqueous two-phase system. Talanta. 1999;48(5):1133-1147.

38-Vojnović B, Cetina M, Franjković P, Sutl-ović A. Influence of Initial pH Value on the Adsorption of Reactive Black 5 Dye on Pow-dered Activated Carbon: Kinetics, Mechani-sms, and Thermodynamics. Molecules. 2022; 27(4):1349-1360.