آلودگی آب ناشی از آلاینده¬های مختلف سمی، غیرقابل تجزیه زیستی و پایدار از جمله نیتروآروماتیک¬ها، یون های فلزات سنگین و رنگ¬های سمی، به هشداری جدی برای اکوسیستم تبدیل شده است. در حال حاضر اکسیدهای فلزی، پلیمرهای آلی کووالانسی، چارچوب آلی- فلزی، هیدروکسیدهای لایه¬ای دوگانه در این راستا بسیار مورد توجه قرار گرفته¬اند. کاتالیست¬ها و جاذب¬های متنوعی از این مواد در جهت حذف آلاینده¬های آبی استفاده می¬شوند. در این پژوهش، با به¬کارگیری نانوذره¬های مس(II) اکسید، پلیمرهای آلی کووالانسی، چارچوب آلی- فلزی، هیدروکسیدهای لایه¬ای دوگانه،کاتالیزورهای جدید برای کاهش کاتالیستی ترکیبات نیترو آروماتیک، رنگ¬های سمی و یون کروم و همچنین جاذب¬های موثر برای حذف رنگ¬ها تهیه و شناسایی شده است. در ابتدا، با استفاده از پوست میوه¬ها، نانوذره¬های مس(II) اکسید با اندازه ذره کمتر از 15 نانومتر تهیه شد. روش‌های مختلفی از جمله XRD، FT-IR ، FE-SEM ، TEM و BET برای شناسایی ذره¬ها بکار گرفته شدند. فعالیت کاتالیستی ذره¬ها جهت کاهش کاتالیستی پارا-نیتروفنول، کروم ) (VI، و رنگ سمی متیلن بلو بررسی شد. نانوذره¬های مس(II) اکسید با موفقیت 90 تا 98 درصد آلاینده ها را در مدت زمان کوتاهی (4 ثانیه تا 8 دقیقه) کاهش دادند. در تلاش بعدی، با توجه به اینکه در بسیاری از سامانه‌های تصفیه آب از مهره¬های پلیمری برای پر کردن ستون‌های تصفیه استفاده می‌گردد و همچنین برای بهبود پایداری، جداسازی و قابلیت استفاده مجدد پودر کاتالیست، ریزمهره¬های کامپوزیتی بر پایه بستر پلیمری طبیعی (آلژینات) به عنوان عامل ژل¬کننده و کلسیم کلرید به عنوان یک عامل شبکه¬ای کننده به روش قطره¬ای تهیه شد. عملکرد کاتالیستی مهره¬های حاوی 20 درصد ذره برای حذف آلاینده¬ها بررسی گردید. سرعت کاهش آلاینده¬ها سریع بود و آلاینده¬ها در کمتر از 25 دقیقه حذف شدند. درصد تبدیل ریزمهره¬ها در حذف آلاینده¬ها در محدوده 90 تا 98 درصد به دست آمد. داده‌های سینتیکی با مدل شبه مرتبه اول با ضرایب همبستگی خوب (بیشتر از 98 درصد) بهترین تناسب را داشتند. علاوه بر این، فعالیت کاتالیزوری نانوکاتالیست تهیه شده برای 10 چرخه متوالی تقریباً بدون تغییر باقی ماند. در مرحله بعدی، هیبریدی بر پایه نانوذره¬های مس(II) اکسید و پلیمرهای آلی کووالانسی تهیه شد. در این بررسی، پلیمرهای آلی کووالانسی با روش حلال گرمایی تهیه گردید. پس از آن، هیبریدها با دو روش درجا و دگرجا تهیه شدند ( به منظور بررسی روش سنتز بر ساختار و عملکرد کاتالیستی) و در نهایت مهره-های کامپوزیتی آنها بر پایه آلژینات تهیه شد. ابتدا، کاتالیزورهای ساخته شده برای کاهش پارا-نیتروفنول مورد استفاده قرار گرفتند و اثر مقدار کاتالیست و غلظت احیا کننده بهینه شد. در شرایط بهینه، کاهش کاتالیستی سایر آلاینده ها مورد آزمایش قرار گرفت و مطالعات سینتیکی مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر این، مکانیسم های پیشنهادی برای کاهش کاتالیزوری ارائه شد. تمامی آلاینده ها در بازه زمانی 14 تا 55 دقیقه حذف شدند. درصد تبدیل در حذف آلاینده‌ها در بازه 90 تا 98 درصد به دست آمد. این مهره¬های میکروژل پایدار بودند و بدون از دست دادن عملکرد خود (برای 5 چرخه متوالی) بازیافت شدند. داده¬های سینتیک با مدل شبه مرتبه اول با ضرایب همبستگی خوب (بیشتر از 98 درصد) همبستگی داشتند. در تلاشی دیگر به منظور حذف رنگ¬های سمی (کنگو¬رد و متیلن¬بلو) از آب یک جاذب جدید بر پایه چارچوب آلی– فلزی (بر پایه تیتانیوم) و هیدروکسیدهای لایه¬ای دوگانه (بر پایه روی و آلومینیوم) به روش حلال گرمایی تهیه و میکروژل¬های آنها بر پایه آلژینات تشکیل شدند. هیبرید تهیه شده ظرفیت جذب قابل قبولی (ماکزیمم ظرفیت جذب 294 و 158 میلی¬گرم بر گرم) برای رنگ¬ها در شرایط بهینه (مقدار جاذب 5 تا7 میلی گرم، غلظت رنگ 100تا150 میلی¬گرم در لیتر، حجم برابر با 10 میلی¬لیتر ، pH خود رنگ، و زمان تماس 2تا 5 ساعت) نشان داد. بر اساس مدل¬های همدما و سنتیک، ایزوترم لانگمویر، و همچنین مدل شبه مرتبه دوم برای داده‌های تعادلی مناسب بودند. اگر چه فعالیت کاتالیستی و ظرفیت جذبی در فرم مهره کمتر بود ولی مواد به دلیل ساختار پودری خود موجب آلودگی ثانویه در محیط آبی می¬شوند. علاوه بر این، در کاربردهای تجاری واقعی، پتانسیل شکل‌های پودر/ذره محدود است و شکل‌ها و مورفولوژی‌های منظمی مانند غشاها، فیلم¬ها، گرانول¬ها اغلب مورد نیاز است.

کلمات کلیدی: مس(II) اکسید، چارچوب آلی- فلزی، هیدروکسیدهای لایه¬ای دوگانه، پلیمرهای آلی کووالانسی، سدیم آلژینات، آلاینده¬های آبی