حذف آلاينده از آب با استفاده از ميكروژل‌ها يكي از روش‌هاي كارآمد در زمينه تصفيه آب است. اين ميكروژل‌ها به‌طور خاص براي جذب و حذف آلاينده‌هاي مختلف از آب طراحي شده‌اند و مي‌توانند نقش مؤثري در تصفيه آب و كاهش آلودگي‌هاي محيطي ايفا كنند. در اين فرآيند، ميكروژل‌ها معمولاً به‌عنوان مواد جاذب عمل مي‌كنند و مي‌توانند مواد آلاينده مانند فلزات سنگين، مواد آلي، رنگ‌ها، سموم و ميكروب‌ها را از آب جذب كنند. سنتز ميكروژل‌ها به‌وسيله ميكروكانال‌ها (Microchannel Synthesis) يكي از تكنيك‌هاي نوين و كارآمد در توليد ميكروژل‌ها است كه به دليل ويژگي‌هاي خاص خود در كنترل دقيق ابعاد و خواص ميكروژل‌ها كاربردهاي زيادي در علم و فناوري دارد. بنابراين در اين پژوهش، در اين مطالعه، ميكروژل‌هاي مبتني بر آلژينات با استفاده از يك ميكروكانال شيشه‌اي Y شكل از طريق توليد قطرات آب در روغن و سپس اتصال عرضي يوني در حمام كلريد كلسيم سنتز شدند. اين ميكروژل‌ها عملكرد جذب عالي را براي متيلن بلو (MB) نشان دادند، كه با راندمان حذف بالا و تناسب خوب با ايزوترم لانگموير (0.999 =R2) و مدل جنبشي شبه مرتبه دوم (0.999 =R²) تأييد شد، كه نشان‌دهنده جذب شيميايي تك لايه بر روي يك سطح همگن است. براي درك بهتر تشكيل ميكروژل، اعداد كليدي بدون بعد (Re، Pe، Da، Sc، Sh) مورد تجزيه و تحليل قرار گرفتند. جريان آرام (Re كم)، انتقال جرم تحت همرفت (P بالا، Sh)، و Da <‎1 نشان مي دهد كه ژل شدن عمدتاً پس از خروج كانال رخ مي دهد. يك مدل واكنش – انتشار نيز براي پيش‌بيني پيشرفت ژل در داخل قطرات ايجاد شد، كه نشان مي‌دهد نفوذ كلسيم نقش غالبي در سينتيك ژل شدن دارد. اين رويكرد تجربي و مدل سازي تركيبي، پايه اي قوي براي بهينه سازي سنتز ميكروسيالي جاذب ها براي تصفيه آب ارائه مي دهد.

1404/06/29

Microgel synthesis in microfluidic systems for the removal of contaminants from water

6/17/2026 12:00:00 AM

Removing contaminants from water using microgels is one of the efficient methods in the field of water purification. These microgels are specifically designed to absorb an‎d remove various contaminants from water an‎d can play an effective role in water purification an‎d reducing environmental pollution. In this process, microgels usually act as adsorbents an‎d can absorb contaminants such as heavy metals, organics, dyes, toxins an‎d microbes from water. Microchannel synthesis of microgels is one of the new an‎d efficient techniques in the production of microgels, which has many applications in science an‎d technology due to its special characteristics in precisely controlling the dimensions an‎d properties of microgels. Therefore, in this research, in this study, alginate-based microgels were synthesized using a Y-shaped glass microchannel by producing water dro‎plets in oil an‎d then ionic crosslinking in a calcium chloride bath. These microgels showed excellent adsorption performance for methylene blue (MB), which was confirmed by high removal efficiency an‎d good fit to the Langmuir isotherm (R2 = 0.999) an‎d pseudo-second-order kinetic model (R² = 0.999), indicating monolayer chemisorption on a homogeneous surface. To better understan‎d the microgel formation, dimensionless key numbers (Re, Pe, Da, Sc, Sh) were analyzed. Laminar flow (low Re), convective mass transfer (high P, Sh), an‎d Da <‎ 1 indicate that gelation occurs mainly after the channel exit. A reaction-diffusion model was also developed to predict the gelation progress inside the dro‎plets, which indicates that calcium diffusion plays a dominant role in the gelation kinetics. This combined experimental an‎d modeling approach provides a strong basis for optimizing the microfluidic synthesis of adsorbents for water treatment.

ميكروكانال، ميكروژل، متيلن‌بلو، سنتز ژل، جذب

Microchannel, Microgel, Methylene Blue, Gel Synthesis, Absorption

zahra arefi

Dr.ahmad rabarkelishami