أدت الزيادة في التصنيع والتحضر إلى تلوث كبير للمياه، وتشكل أصباغ المنسوجات مساهماً رئيسياً. يشكل الدايركت بلو 86 (DB86)، وهو صبغة اصطناعية شائعة، تحديات بيئية بسبب ثباته وسميته المحتملة. غالباً ما تواجه طرق معالجة مياه الصرف الصحي التقليدية صعوبة في الإزالة الفعالة والاقتصادية لمثل هذه الأصباغ. هنا يأتي دور المواد المتقدمة مثل هيدروجيل السليلوز (CAH)، التي تقدم حلاً مستداماً وصديقاً للبيئة.

يمكن معالجة السليلوز، وهو بوليمر حيوي متوفر بشكل طبيعي، إلى هيدروجيلات ذات خصائص فريدة، بما في ذلك قدرة امتصاص عالية للمياه وهيكل مسامي، مما يجعلها مرشحة ممتازة للمواد الماصة. في دراسة حديثة، طور الباحثون هيدروجيل سليلوزي مبتكر عن طريق إذابة السليلوز البلوري الدقيق باستخدام نظام مذيب LiCl/dimethylacetamide. تم بعد ذلك تقييم هذا الهيدروجيل لفعاليته في إزالة صبغة الدايركت بلو 86 من المحاليل المائية.

استكشفت الأبحاث معايير مختلفة لتحسين عملية إزالة الصبغة. وُجد أن درجة حموضة المحلول تؤثر بشكل كبير على كفاءة الامتزاز. عند درجة حموضة مثلى تبلغ 2، أظهر الهيدروجيل أعلى معدل إزالة لصبغة DB86. يُعزى ذلك إلى السطح الموجب الشحنة للهيدروجيل عند درجة حموضة حمضية، والذي يجذب بقوة جزيئات الصبغة الأنيونية من خلال التفاعلات الكهروستاتيكية. مع زيادة درجة الحموضة، تحول الشحن السطحي نحو السالب، مما قلل من التقارب للصبغة.

حققت الدراسة أيضاً في تأثير وقت التلامس، وتركيز الصبغة الأولي، وجرعة المادة الماصة. زادت سعة الامتزاز مع وقت التلامس وتركيز الصبغة الأولي، لتصل في النهاية إلى التوازن. ومع ذلك، فإن زيادة جرعة الهيدروجيل، مع تحسين النسبة المئوية الإجمالية لإزالة الصبغة، أدت إلى انخفاض في سعة الامتزاز لكل وحدة كتلة من المادة الماصة. لعبت درجة الحرارة أيضاً دوراً، حيث كانت عملية الامتزاز طاردة للحرارة وغير تلقائية، مما يشير إلى تفضيل درجات الحرارة المنخفضة لتحقيق امتزاز مثالي.

لفهم آلية الامتزاز، تم تطبيق نماذج حركية ونماذج التوازن. ثبت أن نموذج الحركة من الرتبة الثانية هو الأنسب، مما يشير إلى أن معدل الامتزاز يتم التحكم فيه بواسطة العمليات الكيميائية. وصف نموذج التوازن Temkin بيانات التوازن بشكل أفضل، مما يشير إلى أن حرارة الامتزاز تنخفض خطياً مع تغطية السطح. سعة الامتزاز القصوى العالية (Qm) البالغة 53.76 ملغم/غم، المحسوبة من نموذج Langmuir، تؤكد أيضاً فعالية الهيدروجيل السليلوزي كمادة ماصة.

علاوة على ذلك، أبرز البحث الطبيعة القابلة لإعادة الاستخدام للهيدروجيل السليلوزي. من خلال عملية تجديد بسيطة باستخدام محلول NaOH، يمكن إعادة استخدام الهيدروجيل لعدة دورات مع انخفاض طفيف فقط في سعة الامتزاز. تُعد قابلية إعادة التدوير هذه عاملاً حاسماً في تطوير حلول معالجة مياه الصرف الصحي الفعالة من حيث التكلفة والمستدامة. من خلال اختيار هيدروجيل السليلوز، يمكن للصناعات تقليل بصمتها البيئية بشكل كبير والمساهمة في موارد مياه أنظف.

في الختام، يمثل تطوير هيدروجيل السليلوز لإزالة صبغة الدايركت بلو 86 تقدماً كبيراً في المعالجة البيئية. إن الجمع بين سعة الامتزاز العالية، والطبيعة الصديقة للبيئة، وإعادة الاستخدام يجعل الهيدروجيل السليلوزي مادة واعدة لمعالجة مشكلة تلوث الأصباغ المستمرة في مياه الصرف الصحي الصناعية. يتماشى هذا النهج مع مبادئ الكيمياء الخضراء ويوفر مساراً نحو مستقبل أكثر استدامة للصناعات الكيميائية والنسيجية.