چکیده: جاذب های مغناطیسی به دلیل ویژگی های مغناطیسی که برای جداسازی و بازیافت این مواد مفید هستند، اخیراً به طور گسترده در زمینه تصفیه آب مورد تحقیق و استفاده قرار گرفته اند. متأسفانه، مواد مغناطیسی رایج ناپایدار و مستعد انحلال در محیط های اسیدی هستند که کاربرد عملی آنها را در محدوده وسیعی از pH، به ویژه در شرایط اسیدی، محدود می کند. بنابراین، استفاده از یک جاذب مغناطیسی جدید که در برابر اسیدها مقاوم است، بسیار مهم است تا فرآیند جداسازی در طول تصفیه آب ساده شود.

در این کار، یک نانوکامپوزیت Co/C مغناطیسی مقاوم به اسید با استفاده از ZIF-67 به عنوان الگو و پیش‌ساز سنتز شد. ZIF-67 به مدت 1 ساعت در دمای 800 درجه سانتیگراد در اتمسفر آرگون کربنیزه شد و سپس با اسید تیمار شد. در طول کلسینه کردن در دمای مناسب در یک جو بی اثر، نانوذرات Co تولید شده به دلیل اثر گرافیتی شدن کربن کاتالیز شده توسط Co به طور یکنواخت با لایه‌های گرافیت پوشیده می‌شوند. توانست ذرات Co را از اکسیداسیون و محیط های اسیدی محافظت کند و تاثیرات خوبی بر روی فیلتر آب خواهد داشت.

این منجر به تولید جاذب های مغناطیسی مقاوم در برابر اسید می شود که می توانند در محدوده pH وسیع (pH 1-13) استفاده شوند. قابل توجه است که نانوکامپوزیت Co/C مغناطیسی سنتز شده فعالیت جذب عالی نسبت به دو رنگ آلی خاص (رودامین B و مالاشیت گرین) در محدوده pH وسیع نشان داد. ایزوترم های جذب رودامین B و مالاکیت گرین در نانوکامپوزیت Co/C به خوبی با مدل لانگمویر مطابقت دارد.

در واقع، حداکثر ظرفیت جذب نسبت به رودامین B و مالاشیت گرین به ترتیب 0/400 و 8/561 میلی‌گرم در گرم بر 1 برآورد شد که بالاتر از اکثر ظرفیت‌های جذب گزارش‌شده قبلی است. علاوه بر این، جاذب را می توان به راحتی با شستشو با اتیلن گلیکول (EG) بازسازی کرد که نشان دهنده قابلیت استفاده مجدد عالی آن است.

حتی پس از 5 چرخه استفاده مجدد، هیچ تنزل ظرفیت آشکاری مشاهده نشد. علاوه بر این، کاربرد عملی جذب مغناطیسی با حذف رنگ های آلی از فاضلاب خانگی با راندمان حذف بالای بیش از 97٪ نشان داده شده است. همراه با افزایش توسعه صنعتی، مشکلات زیست محیطی مختلف تأثیر منفی عمده ای بر بقا و توسعه انسان داشته است [1]-8.

آلودگی آب یکی از چالش برانگیزترین مسائل زیست محیطی است که نه تنها باعث آسیب های زیست محیطی و زیست محیطی می شود، بلکه سلامت انسان ها را نیز تهدید می کند. رنگدانه های آلی نوعی از آلاینده های آلی در دسترس هستند که به طور گسترده در صنایع مختلف مانند نساجی، کاغذ، چرم، پلاستیک و رنگ استفاده می شود [2-9].

تخمین زده می شود که سالانه حدود 700000 تن رنگ آلی تولید می شود.
10 درصد که 15 مورد آن در محیط رها می شود [8]. این رنگ ها نه تنها کیفیت آب را بدتر می کنند، بلکه بر سلامت انسان نیز تأثیر منفی می گذارند. در نتیجه، در سال های اخیر توجه قابل توجهی به شناسایی، غنی سازی و حذف این آلاینده های رنگی در فاضلاب شده است.

در میان روش‌های مختلف تصفیه فاضلاب (از جمله تخریب فتوکاتالیستی، بارش، تخریب اکسیداتیو و جذب)، جذب توسط جاذب‌های متخلخل مختلف یکی از مؤثرترین، مقرون به صرفه‌ترین و مدیریت آسان‌ترین استراتژی‌ها است. جاذب‌های مختلفی برای حذف رنگ‌های آلی از جمله کربن فعال، سیلیس متخلخل، زئولیت و پلیمرهای متخلخل توسعه یافته و مورد استفاده قرار گرفته‌اند [2-9].

کربن فعال به دلیل سطح ویژه بالا، تخلخل و غیر سمی بودن یکی از پرکاربردترین جاذب ها می باشد. با این حال، جداسازی و بازیابی کربن فعال از آب پس از فرآیند جذب همچنان یک نگرانی است زیرا کربن فعال معمولاً به صورت پودر یا گرانول است [5،6]. اخیراً ثابت شده است که ادغام مواد مغناطیسی در جاذب ها برای جداسازی سریع و بازیابی راحت این جاذب ها مفید است [8-15].

جداسازی مغناطیسی نه تنها فرآیند جداسازی را ساده می کند، بلکه با اجتناب از مراحل جداسازی پیچیده، مانند فیلتراسیون، بارش و سانتریفیوژ، مصرف انرژی را نیز کاهش می دهد. یک نانوکامپوزیت گرافن/ اکسید آهن مغناطیسی (G/Fe3O4) توسط گروه Lu تهیه شد و عملکرد عالی برای جذب و جداسازی رودامین B و مالاکیت گرین از محلول‌های آبی نشان داد [8].

با این حال، نانوذرات مغناطیسی معمولی، از جمله ذرات فلزی و اکسیدهای فلزی Fe، Co، Ni و منگنز، ناپایدار و مستعد انحلال در محیط‌های اسیدی هستند، بنابراین کاربرد عملی آنها در شرایط اسیدی محدود می‌شود. بنابراین، توسعه یک جاذب مغناطیسی جدید که در محیط های اسیدی پایدار باشد،

نه تنها برای ساده کردن فرآیند جداسازی، بلکه برای گسترش دامنه کاربردهای آن بسیار مهم است. در کار حاضر، یک چارچوب متداول فلز-آلی (MOF)، مواد ساختار زئولیتی ایمیدازولات (ZIF-67) به عنوان یک الگو و پیش‌ساز برای تهیه نانوکامپوزیت Co/C مغناطیسی مقاوم در برابر اسید استفاده شد [14،16].