تهيه و بررسي ويژگي‌هاي نانوذره‌هاي بسپار قالب مولكولي گزينش‌پذير بر پايه پلي‌وينيل‌الكل براي حذف2،4- دي‌نيتروتولوئن

Synthesis and characterization of molecularly imprinted polymer nanoparticles based on polyvinyl alcohol for the removal of 2, 4-dinitrotoluene

حذف مواد نيتروآروماتيك در غلظت‌هاي كم نمونه‌هاي آبي داراي اهميت است. اين تركيب‌ها سمي و منجر به جهش ژنتيكي در انسان، ماهي‌ها و ريزاندامگان مي‌شود. دي‌نيتروتولوئن (2,4-DNT) رايج‌ترين ماده منفجره نيتروآروماتيك با كاربرد بسيار است كه توليد آسان آن سبب كاربرد گسترده در ساخت بسياري از مهمات شده است. بسپارهاي قالب مولكولي (MIP) نانوسامانه‌هاي هوشمندي هستند كه در حضور يك مولكول به‌عنوان الگو شكل‌گرفته و تمايل شيميايي اختصاصي و بالايي نسبت به مولكول الگو دارند و سازوكار آن‌ها شبيه آنتي‌بادي‌ها يا آنزيم‌ها است. نسبت سطح به حجم بالاي نانوذره‌ها تأثير معني‌داري در ويژگي اين مواد دارد. نانوذره‌هاي MIP داراي بسياري از ويژگي‌هاي عالي از قبيل سطح زياد، هزينه كم و تهيه آسان، پايداري بالا در شرايط فيزيكي و شيميايي متفاوت هستند و قابليت استفاده دوباره را دارند. در اين پژوهش، نانوذره‌هاي قالب مولكولي با سامانه تعليقه معكوس تهيه شد كه در آن 2,4-DNT به‌عنوان الگو، پلي‌وينيل الكل (PVA) به‌عنوان بسپار عامل‌دار و گلوتارآلدهيد به‌عنوان پيونددهنده عرضي به‌كارگرفته شد. ويژگي‌هاي نانوذره‌هاي MIP با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، طيف‌سنجي فروسرخ تبديل فوريه (ATR-FTIR) مشخص شد. تمام نوارهاي ظاهرشده در طيف ATR-FTIR مربوط به واكنش آلدهيدي بين PVA و گلوتارآلدهيد و همچنين، تشكيل نانوذره‌هاي بسپار قالب مولكولي است. تصوير SEM ميانگين اندازه نانوذره‌هاي بسپار تهيه‌شده را nm 45 همراه با توزيع اندازه ذره‌هاي به‌نسبت يكنواخت را نشان داد. ظرفيت اشباع جذب برابر با mg.g-1 91/11 و ضريب گزينش‌پذيري برابر با 04/14 نسبت به 2،4- دي‌نيتروتولوئن تعيين شد.

Abstract: The removal of nitroaromatic explosive is of importance in low concentration of aqueous samples. These compounds are toxic and lead to genetic mutations in humans, fish and microorganisms. 2,4-Dinitrotoluen (2,4-DNT) is the most common nitroaromatic explosive material; it has a wide spectrum of applications in manufacturing many ammunitions because of its easy production. Molecularly imprinted polymers )MIP( are intelligent nano-systems which are formed in the presence of a target molecule and exhibit large chemical and exclusive affinity towards the target molecule, with their mechanism resembling that of anti-bodies or enzymes. Surface area to volume ratio in nanoparticles have a significant effect on the particle properties. MIP nanoparticles possesses many excellent characteristics such as high surface and low cost, easy synthesis, high stability under various physical and chemical conditions, and reusability. In the present study, nanoparticles of MIP were synthesized in an inverse suspension system using, polyvinyl alcohol (PVA) as functional polymer, 2,4-DNT as the template and glutaraldehyde as the cross-linker. The nanoparticles of MIP were characterized using scanning electron microscopy (SEM), attenuated total reflectance fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR). All of the absorption bands appeared in ATR-FTIR spectroscopy indicated the aldehyde reaction between PVA and glutaraldehyde and the formation of MIP nanoparticles. The SEM micrograph showed the average size of the synthesized polymer nanoparticles to be 45 nm with a relatively uniform particle size distribution. The saturated adsorption capacity could reach to 11.91 mg.g−1 and the selectivity coefficients relative to DNT is 14.04.