کیتوسان، یک آمینوپلی ساکارید طبیعی است که از دی استیله شدن کیتین در شرایط قلیایی به دست می‌آید. کیتوسان به‌عنوان یک بیو جاذب پلیمری برای حذف مواد رنگزای آنیونی از محلول‌های رنگی توسط محققین مورداستفاده قرارگرفته است. گسترش استفاده از آن به‌عنوان یک بیو جاذب به دو دلیل اصلی می‌باشد: اول، قیمت کمتر آن در مقایسه با جاذب‌های تجاری و فراوان‌تر بودن آن در طبیعت، دوم، رفتار کی لیت کنندگی عالی آن [۸۴].
کیتوسان به دسته‌ه ای مختلف مواد رنگزای نساجی مثل راکتیو، مستقیم و دیسپرس به‌جز مواد رنگزای بازیک تمایل بالایی دارد و قادر است تا در محیط اسیدی، مواد رنگزای آنیونی را با ایجاد بارهای مثبت گروه‌های NH₃⁺ خود به‌صورت الکترواستاتیکی جذب نمایند[۳۶،۲۲،۱۸]. بنابراین کیتوسان به‌عنوان یک جاذب ارزان‌قیمت و مؤثر، پتانسیل جذب خیلی زیاد برای کلیه مواد رنگزا به‌غیراز مواد رنگزای بازیک را دارد که به دلیل خصوصیات ذاتی کاتیونی آن می‌باشد [۵۷]. امولسیون نانوذرات کیتوسان که از ترکیب محلول کیتوسان با محلول سدیم تری پلی سولفات به دست می‌آید در شرایط بهینه بازده بسیار بالاتری در حذف ماده رنگزای آنیونی دارد و هیچ‌گونه ترکیبات سمی و جانبی تولید نمی‌کند [۶۹].
۲-۱-۴- نانو جاذب
ماده اصلی موردنیاز که در مقیاس نانو به‌طور مؤثر برای جداسازی عناصر به کار می‌رود دارای این ویژگی‌هاست: پایدار بودن و ماتریس (زمینه) متخلخل نامحلول که دارای گروه‌های فعال مناسب باشد، دارای جذب سطحی سریع باشد، ظرفیت جداسازی بالا و توانایی بازیابی خوبی داشته باشد، مساحت سطح قابل‌توجهی داشته که این بسیاری جاذب‌ها ازجمله کربن فعال، رزین اصلاح‌شده و مواد در اندازه نانومتری را شامل می‌شود. در میان این جاذب‌ها، مواد در مقیاس نانومتر پیشرفت قابل‌توجهی داشته‌اند، که این کاملاً به خواص ویژه آن‌ها مربوط می‌شود. یکی از جالب‌ترین این خواص، اتم‌های بسیاری است که می‌تواند بر روی سطح آن جای بگیرد. پیوندهای شیمیایی قوی هستند که باعث ایجاد جذب سطحی قوی می‌شوند. از این دسته مواد نانومقیاس می‌توان به نانوآلومینا، نانو اکسید تیتانیوم، نانوسیلیکای حفره‌دار، نانولوله کربنی و … اشاره کرد.
۲-۱-۴-۱- ویژگی یک جاذب مطلوب
-
- تخلخل و مساحت سطح بالا
-
- جذب برگشت‌پذیر
-
- خلوص و آلودگی‌های پیوندی کم
-
- پایداری شیمیایی خوب
-
- برهم‌کنش سطحی قوی
-
- درصد بازیابی
۲-۱-۵-کامپوزیت
کامپوزیت ترکیبی است که ازلحاظ ماکروسکوپی از چند ماده متمایز ساخته‌شده باشد، به‌طوری‌که این اجزاء به‌آسانی از یکدیگر قابل‌تشخیص باشند [۱۰۶].
-
-
-
-
-
- نانوکامپوزیت
-
-
-
-
نانوکامپوزیت نیز همانند کامپوزیت از چند ماده متمایز ساخته‌شده است که یک یا چند جزء از آن، ابعاد کمتر از ۱۰۰ نانومتر دارند. نانوکامپوزیت ها از دو فاز تشکیل‌شده‌اند. فاز اول یک ساختار بلوری است که درواقع پایه یا ماتریس نانوکامپوزیت محسوب می‌شود و ممکن است از جنس پلیمر، فلز و یا سرامیک باشد. فاز دوم نیز ذراتی در مقیاس نانومتر می‌باشند که به‌عنوان تقویت‌کننده (مواد پرکننده به‌منظور اهداف خاص از قبیل استحکام، مقاومت، هدایت الکتریکی، خواص مغناطیسی و…) در درون فاز اول (ماده پایه) توزیع می‌شوند [۳۳].
۲-۱-۶-۱- طبقه‌بندی نانوکامپوزیت ها
انواع نانوکامپوزیت ها را می‌توان بر اساس ماده پایه آن‌ها به شرح زیر طبقه‌بندی کرد:
-
- نانوکامپوزیت های پایه پلیمری[۴]۱
-
- نانوکامپوزیت های پایه سرامیک[۵]
-
- نانوکامپوزیت های پایه فلزی[۶]
۲-۱-۶-۱-۱- نانوکامپوزیت های پایه پلیمری
در بین نانوکامپوزیت ها بیشترین توجه به نانوکامپوزیت های پایه پلیمری معطوف است. یکی از دلایل گسترش نانوکامپوزیت های پلیمری، خواص بی‌نظیر مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی آن‌هاست. نانوکامپوزیت های پلیمری عموماً دارای استحکام بالا، وزن کم، پایداری حرارتی بالا، رسانایی الکتریکی بالا و مقاومت شیمیایی بالا هستند. تقویت پلیمرها با بهره گرفتن از مواد آلی و معدنی بسیار مرسوم می‌باشد. برخلاف تقویت‌کننده‌های مرسوم که در مقیاس میکرون می‌باشند، در نانوکامپوزیت ها تقویت‌کننده‌ها ذراتی در ابعاد نانومتر می‌باشند. با افزودن درصد کمی از نانو ذرات به یک پلیمر خالص، استحکام کششی، استحکام تسلیم و مدول یانگ افزایش چشمگیری می‌یابد. دلیل دوم توسعه نانوکامپوزیت های پایه پلیمری و افزایش تحقیقات در این زمینه کشف نانولوله‌های کربنی در سال ۱۹۹۱ میلادی است. استحکام و خواص الکتریکی نانولوله‌های کربنی به‌طور فراوان ای با نانو لایه‌های گرافیت و دیگر مواد پرکننده تفاوت دارد. نانولوله‌های کربنی موجب رسانایی و استحکام فوق‌العاده‌ای در پلیمرها می‌شوند، به‌طوری‌که کاربردهای حیرت‌انگیزی همچون آسانسور فضایی را برای آن می‌توان متصور شد. بعضی از نانوکامپوزیت هایی که برای این کار بکار رفته است که می‌توان به نانوکامپوزیت های پیرول، نانوکامپوزیت های پلی آنیلین و… اشاره نمود.
۲-۱-۶-۱-۲- نانوکامپوزیت های پایه سرامیکی
به موادی (معمولاً جامد) که بخش عمده تشکیل‌دهنده آن‌ها غیرفلزی و غیرآلی باشد، سرامیک گفته می‌شود. سرامیک‌ها خواص بسیار خوبی نظیر مقاومت حرارتی بالا، پایداری شیمیایی خوب و استحکام مکانیکی مناسبی دارند، اما به دلیل پیوندهای یونی و کووالانسی موجود در سرامیک‌ها چقرمگی شکست آن‌ها پایین است و تغییر شکل پلاستیک این مواد محدود می‌باشد. به‌منظور رفع این مشکل با اضافه کردن و جداسازی الیاف و ذرات مناسب، می‌توان چقرمگی شکست را بالا برد. اگر این تقویت‌کننده‌ها ابعاد نانومتری داشته باشند بالاترین چقرمگی شکست به دست می‌آید.
۲-۱-۶-۱-۳- نانوکامپوزیت های پایه فلزی
کامپوزیت‌های پایه فلزی، کم‌وزن و سبک بوده و به علت استحکام و سختی بالا کاربردهای وسیعی در صنایع خودرو و هوا-فضا پیداکرده‌اند. اما این کاربردها به لحاظ کم بودن قابلیت کشش در این کامپوزیت‌ها محدودشده است. تبدیل کامپوزیت به نانوکامپوزیت سبب افزایش استحکام و رفع محدودیت‌های مذکور می‌شود. نانوکامپوزیت های پایه فلزی اصولاً مشابه روش‌های متالورژی پودر تولید می‌شوند. این نانوکامپوزیت ها کاربردهای متفاوتی دارند، خصوصاً نانوکامپوزیت های پایه منیزیم که در سال‌های اخیر به دلیل چگالی کم، استحکام بالا، مقاومت به خزش بالا و پایداری حرارتی مناسب، گسترش چشمگیری داشته‌اند. نانوکامپوزیت های پایه منیزیم کاربردهای گسترده‌ای در صنایع هوایی و خودروسازی دارند. نانوکامپوزیت های پایه فلزی حاوی نانولوله‌های کربنی از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند.
نانولوله‌ها می‌توانند سبب افزایش و یا بهبود خواصی نظیر رسانایی، استحکام، مقاومت و…در فلزات شوند[۱۰۲،۱۶].
