بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق، بر روی تجزیه فوتوشیمیایی پارا نیترو بنزآلدهید در محلولهای مائی کار شده است. این ماده به مقادیر قابل توجهی در صنعت بکار رفته و درصدی از آن وارد پساب می شود. یک واکنشگاه دوجداره مورد استفاده قرار گرفته و سه لامپ فرابنفش با طور موج تابش 254 نانومتر و توان مجموع 24 وات به صورت عمودی در واکنشگاه به کار رفته است. همچنین، از آب اکسیژنه و کاتالیزور پودر آهن استفاده شده و اطلاعات تجربی پس از تنظیم pH و دمای محلول حاصل شده است. پیشرفت واکنش با اندازه گیری غلظت توسط دستگاه اسپکترو فوتومتر فرابنفش- مرئی تعقیب گردیده و اثر زمان تابش نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که در pH حدود 6 و دمای 25 درجه سانتی گراد، 84 درصد از ماده آلی موجود در محلول مائی به ترکیبات معدنی تبدیل شده است. کاهش قابل ملاحظه معیار COD تایید کننده نتایج فوق می باشد. با استفاده از روابط ریاضی می توان روش بکار رفته در این تحقیق را به کاربردهای صنعتی تعمیم داد.
واژه های کلیدی: فوتوشیمیایی - پارا نیترو بنزآلدهید - کاتالیزور - آهن - فرابنفش - . COD
.1مقدمه:
تصفیه فوتوشیمیایی پسابها روشی موثر برای از بین بردن آلودگیهاست. در حال حاضر توجه ویژهای به آلایندههای آروماتیک و آلیفاتیک محلول در پسابها معطوف شده است. در این رابطه، فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته - AOPs - ، روشهایی برای تصفیه آب هستند که سبب معدنی شدن آلایندههای آلی بوسیله عوامل اکسید کننده قوی می گردند.[1] یکی از سودمند ترین این روشها که در تصفیه شیمیایی، آلودگی ثانوی ایجاد نمیکند، تابش نور فرابنفش به محلول حاوی مواد آلاینده است. استفاده از اکسید کنندههای موثری نظیر آب اکسیژنه و اوزون و کاتالیزورهایی نظیر تیتانیوم دی اکسید، اکسید روی، سولفات آهن و پودر آهن نیز در این فرایند رایج بوده است.[2-4]
پارا نیترو بنزآلدهید با نام های مترادف پارا نیترو بنزن کربوکسیل آلدهید، پارا فرمیل نیترو بنزن و...، فرمول C7H5NO3، جامد پودری سفید تا زرد رنگ و کم محلول در آب می باشد. این ترکیب از اکسیداسیون 4 نیترو تولوئن در کروم و انیدرید استیک اسید و سپس هیدرولیز محصول تهیه شده و به عنوان ماده افزودنی به پلاستیک، در ساختمان عطر ها، برخی داروها و … کاربرد دارد. پارا نیترو بنزآلدهید جزو ترکیبات نسبتا خطرناک است و برای کار با آن احتیاط های لازم بکار میرود. بلع این ماده باعث اختلالات شدید گوارشی و استنشاق بخارات آن باعث سوزش و تحریک شدید تنفسی میگردد.[5]فرمول ساختمانی پارا نیترو بنزآلدهید در شکل 1 ارائه شده است.
در این کار جهت تحقیق در زمینه تجزیه فوتوشیمیایی این ماده، یک واکنشگاه دوجداره مورد استفاده قرار گرفته و سه لامپ فرابنفش با طور موج تابش 254 نانومتر و توان مجموع 24 وات به صورت عمودی در واکنشگاه به کار برده شده است. تابش نورفرابنفش بدون واسطه به محلول انجام میشود. با استفاده از این واکنشگاه، تاثیر غلظت اولیه، pH و دما مورد بررسی و تحلیل قرار میگیرند. نتایج آزمایشگاهی بوسیله دادههای بدست آمده از طیف سنج فرابنفش- مرئی و اعمال روش استاندارد اندازهگیری مقدار اکسیژن مورد نیاز برای تجزیه مواد آلی - Chemical Oxygen Demand , COD - حاصل شده است.[6] نتایج بدست آمده، جهت کاربرد در طراحی واکنشگاههای فوتوشیمیایی که به منظور تصفیه پسابهای محتوی این ماده بکار میروند مفید خواهد بود.
2 .شرح آزمایش
مواد بکار رفته شامل -4 نیترو بنزآلدهید Merck - %99 - ، و پودر آهن - Merck - بوده که توسط یک واکنشگاه فوتوشیمیایی مجهز به سه عدد لامپ فرابنفش - 8 W مجموعا 24 W - ، همراه با آب اکسیژنه و پمپ هوادهی مورد استفاده قرار گرفته اند. تنظیم دمای محیط واکنش با جریان سیال در جداره دوم واکنشگاه امکان پذیر بوده و برای تنظیم دما از یک دستگاه سیرکولاتور استفاده شده است.در این کار غلظت اولیه ای برابر 10 ppm از -4 نیترو بنزآلدهید انتخاب گردیده است. این غلظت در حدود مقدار موجود در پسابهای واقعی این ماده میباشد. در حین واکنش محلول هوادهی میشود. با روشن نمودن لامپ، در فواصل زمانی مختلف از محلول نمونه برداری شده و غلظت از طریق تعیین جذب فرا بنفش- مرئی - - UV- Vis آنها، تحت طول موج ماکزیمم، بدست آمده است. زمان انجام واکنشها به حداکثر 1/5 ساعت میرسد.
.3نتایج وبحث: بررسی عوامل موثر
پس از مطالعه نحوه اندازهگیری تغییرات غلظت -4 نیترو بنزآلدهید در روند آزمایشهای مختلف, بررسی عوامل موثر بر تجزیه-4 نیترو بنزآلدهید مدنظر قرار گرفت و تجزیه ماده -4 نیترو بنزآلدهید بصورت فوتوکاتالیزوری بررسی شد؛ برای این منظور،کاتالیزورهای رایج TiO2 ، ZnO و پودر Fe ، همگی به شکل جامد، به دلیل خصوصیات برتر و دسترس پذیری بیشتر به آنها نسبت به سایر کاتالیزورها انتخاب شدند. انتخاب غلظتهای بکار رفته -4 نیترو بنزآلدهید و این کاتالیزورها در آزمایشهای اولیه بر اساس آزمایشهای موردی بوده است. حسب نتایج بدست آمده، استفاده از پودر Fe بیشترین بازدهی را به دنبال داشت. pH محلول اولیه محتوی 10ppm از پارا نیترو بنزآلدهید در شرایط معمولی برابر 6 است. جدول 1 و شکل 2 نتایج این آزمایشهای اولیه را نشان می دهند.
