در قسمت اول این پژوهش، هیدروژل بیو پلیمری بر پایه کتیرا با قابلیت تبادل یونی جهت حذف یون های نیترات از محیط آبی تهیه شدند. بدین منظور یک عامل شبکه ساز دارای گروه های نمک آمونوم چهارتایی از ترکیب N- تری متیل سیلیل ایمیدازول تهیه شد و سپس از واکنش عامل شبکه ساز نمک چهارتایی آمونیوم کلرید (نمک N-N بیس تری متوکسی سیلیل ایمیدازول کلرید) با بیوپلیمر کتیرا جاذب هیدروژلی تهیه گردید. بیوجاذب آماده شده که حاوی مقادیر متفاوتی از گروه های آمونیوم چهارتایی با قابلیت جذب آنیون نیترات از طریق برهمکنش الکترواستاتیک و تبادل یونی و همچنین خاصیت آنتی باکتریایی می باشد، تهیه گردید و به وسیله ی آنالیزهایی مانند HNMR، FT-IR، TGA، XRD، SEM و آنالیز عنصری EDX شناسایی شد. ابتدا هیدروژل بهینه با ترکیب درصد مشخص با بیشترین بازده حذف نیترات انتخاب گردید و سپس سایر پارامترهای موثر بر جذب نیترات از محلول آبی مورد آزمایش و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد جذب یون های نیترات بر روی هیدروژل از مدل ایزوترم لانگمویر و سینتیک شبه درجه دوم، موریس- وبر و الوویچ پیروی می کند. افزون بر این داده های تجربی نشان داد که جذب نیترات در pH خنثی و در دمای محیط مناسب تر خواهد بود که مقدار منفی انرژی آزاد گیبس (∆Gº = -89/1 kJ/ mol ) خود به خود بودن فرایند جذب نیترات بر روی هیدروژل را تایید می نماید. در نهایت هیدروژل تهیه شده در برابر باکتری گرم منفی اشریشیا کُلی (E. Coli) خاصیت ضد باکتری نشان داده است. در قسمت دوم این پژوهش نانوکامپوزیت تبادلگر یونی قابل بازیافت بر پایه نانو ذرات گرافن اکسید (GO) با استفاده از عامل شبکه ساز (TMSQA) تهیه شد. این تبادلگر آنیونی تهیه شده با تکنیک هایی مانند FE-SEM ، EDX ، FT-IR ، TGA ، XRD ، BET شناسایی شد و همچنین کارایی آن در حذف یون های کرومات و نیترات از آب مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین بازده حذفNO3- و CrO42-در محلول های آبی حاوی ppm 30 و 50 این یون ها به ترتیب 98% (mg/g 3/29Qe= ) و 100% (mg/g50 Qe=) درpH خنثی نشان داده است. نتایج تجربی به دست آمده نشان داد که این فرایند جذب از ایزوترم لانگمویر و دوبینین – رادوشکویچ و سینتیک شبه مرتبه دوم شبه پیروی می کند. همچنین فعالیت ضد باکتریایی خوبی در برابر باکتری های گرم مثبت باسیلوس سوبتیلیس (B. subtilis) و گرم منفی اشریشیا کُلی ( E. Coli ) تایید نموده است و پس از چهار چرخه جذب-واجذب همچنان از بازده خوبی برای حذف این آنیون ها برخوردار است. در حالت همزمانی این دو آنیون، حذف نیترات تک ظرفیتی به طور قابل توجهی در حضور کرومات دو ظرفیتی محدود می گردد. در بخش سوم پژوهش، بیوجاذب هیدروژلی برپایه کیتوسان عاملدارشده با نمک بیس آمونیوم چهارتایی کلرید (BTMSQA ) تهیه شد، هیدروژل های سنتزی با محتوای مختلفی از عامل شبکه ساز سنتز گردیدند و به بررسی حذف آنیون های نیترات و کرومات از محلول آبی پرداخته شد. فرایند جذب آنیون های ذکر شده از ایزوترم لانگمویر و تمکین و سینتیک شبه درجه دوم تبعیت می کند و ظرفیت جذب تعادلی mg/g 25/06 و 33/68 و بازده حذف 93/73% و 98/03% به ترتیب برای یون های نیترات و کرومات بدست آمده است. بررسی های ترمودینامیکی فرایند جذب را یک فرایند خود به خودی بیان داشته است بعلاوه این تبادلگر یونی قابلیت بازیابی و استفاده مجدد تا بیشتر از چهار چرخه جذب/ واجذب را نشان داده است. در قسمت چهارم و پایانی از هیدروژل تهیه شده در بخش قبلی به عنوان افزودنی در تهیه غشاهای بر پایه پلی اتر سولفون (PES) بکار گرفته شد. در این نوع غشا همچنین از افزودنی پلی وینیل پیرولیدون (PVP) به عنوان عامل حفره زا استفاده شد. اثر افزودن غلظت های مختلف از هیدروژل تهیه شده، بهمراه PVP و PES در محلول قالب ریزی بر عملکرد غشا ارزیابی گردید. بعلاوه غشاهای تهیه شده به وسیله ی آنالیزهای شار عبوری، درصد جذب آب، میزان تخلخل، اندازه متوسط حفرات، زاویه تماس آب، FT-IR، SEM و آنالیز عنصری EDX مورد بررسی و شناسایی قرار گرفتند. عملکرد بازداری یون های نیترات و کرومات با استفاده از غشاهای تهیه شده در دو ضخامت فیلم 200 و 400 میکرومتر بررسی گردید. نتایج نشان داده است که غشای با محتوای wt. % 5/0 هیدروژل تهیه شده بهمراهwt. 3% پلی وینیل پیرولیدن و wt.18% پلی اتر سولفون به عنوان غشای منتخب با ضخامت 400 میکرومتر دارای حداکثر کارایی جهت حذف یون های نیترات (13/70 %) و کرومات (34/75%) برگزیده شده است.
