بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق عملیات تخریب از محلولهای رنگی متیلنبلو و رودامین با بکارگیری ذرات نانو کامپوزیت MnFe2O4/ZrO2 تحت تابش نورفرا بنفش - - UV400انجام گرفت.در این پژوهش اثر درصد فتوکاتالیست وpHمحیط بر روی میزان تخریب مورد بررسی قرار گرفت ونتایج حاصل حاکی از این است که بیشترین میزان تخریب رنگ متیلن بلو در محیط قلیایی و با درصد فتو کاتالیست 30 درصد می باشد.درمورد رنگ رودامین میزان تخریب در سه محیط اسیدی ،قلیایی و خنثی و با هر سه درصد فتو کاتالیست بسیار ناچیز می باشد.
مقدمه
رها شدن پسابهای صنعتی در آب یکی از بزرگترین مشکلات محیط زیست است.در میان پسابهای کارخانهها ،پساب کارخانههای رنگرزی ،به دلیل حضور رنگهای باقیمانده ای که در طرحهای تجاری تصفیه، به سختی قابل حذف شدن هستند
مشکل سازترین پسابها میگردند. رنگهای آزو بزرگترین گروه رنگهای مورد استفاده در صنعت هستند .[2-4]در این تحقیق از کامپوزیت MnFe2O4/ZrO2 به عنوان بستر برای تخریب رنگ استفاده شد.نانو کامپوزیت MnFe2O4/ZrO2 بهوسیله روش همرسوبی شیمیایی سنتز می شود
امروزه فرایندهای فوتوکاتالیزوری دارای فناوری پیشرفته و با قابلیت کاربردهای محیطی گسترده شامل تصفیه هوا ،تصفیه آب ،فاضلاب با گندزدایی آب،و پالایش پسماندهای خطرناک هستند. هزینه کاتالیست و سمیت ،از جمله محدودیت های استفاده از برخی مواد در تصفیه آب است.نیمه هادی ها از این نظر مطلوب بوده و در حال توسعه به منظور استفادههای وسیع هستند.
در اثر تابش نور مریی یا فرابنفش انتقال الکترون از نوار ظرفیت به نوار هدایت ،حفرههایی در نوار ظرفیت ایجاد می شود که بسیارفعال بوده و می تواند مستقیما با آلایندههای آلی جذب شده و بر سطوح کاتالیست وارد واکنش شود یا غیر مستقیم از طریق تشکیل رادیکال هیدروکسیل این کار را انجام دهد.الکترون فعالی که به نوار هدایت رفته نیز،با تشکیل رادیکالهای مختلف مانند سوپر اکسید و یا هیدروکسیل با مواد آلی وارد واکنش شده و منجر به تبدیل مواد آلی به مواد معدنی شوند.
روش های معمول برای حذف رنگها از پسابها شامل لختهسازی - انعقاد - به کمک یک معرف شیمیایی ،جذب سطحی توسط کربن فعال ، صاف کردن و روشهای شیمیایی - کلراسیون ،اوزون دار کردن - به طور اختصاصی موثر نیستند. روشهای شیمی فیزیکی ،فرایندهای اکسایشی پیشرفته ویا ترکیبی از آنها برای تصفیه آب مورد استفاده قرار می گیرد.
از آنجایی که تخریب آلاینده های آلی نظیر رنگ های صنعتی ،که اثر زیان آوری درزندگی انسان دارد،در مقیاس وسیعی هدف تحقیقات جهان علمی قرارگرفته است. در این تحقیق تخریب نانوکامپوزیت MnFe2O4/ZrO2 از رنگهای متیلنبلو و رودامین مورد پژوهش قرارمی گیرد.
بخش تجربی
مواد اولیه جهت تهیه نانو کاپوزیت شامل اسپینلMnFe2O4 نانو ذره تهیه شده به روش سل-ژل و پودر نانو زیرکونیوم اکسید با خلوص بیش از 99.9 درصد تهیه شده از شرکت مرک آلمان می باشد.جهت تهیه نانو کامپوزیت محلولی از 50 میلی گرم فریت منگنز محلول در آب دو بار یونیزه 70 - سی سی - تهیه گردید مقدار 450 میلی گرم از پودر نگهدارنده - زیرکونیوم اکسید - به محلول فوق اضافه گردید. سوسپانسیون حاصل به مدت 6-5 ساعت در دمای 100-80 درجه سانتی گراد تحت همزن مغناطیسی کاملا تبخیر گردید.و درنهایت به مدت یک ساعت در حمام اولتراسونیک قرار داده شد و به مدت 3 ساعت در دمای 300درجه سانتی گرادکاملا خشک شد سپس همین مراحل جهت تهیه سه نانو کامپوزیت با درصدهای 10،20و 30 تکرار شد .
محلول رنگ متیلنبلو با غلظت 20میلی گرم درلیتررا بااستفاده از اسید نیتریک و سود به pHهای 7،3و 10 رسانده و رنگ رودامین با غلظت 30میلی گرم درلیتررا بااستفاده از اسید نیتریک و سود به pHهای 10،7،3تهیه کردیم .مقدار 10 میلی لیتر از هر یک از محلولهای فوق الذکر را به همراه 5 میلی گرم از نانو کامپوزیتهای 20،10 و 30 درصد به یک سل فوتو شیمیایی منتقل کرده سپس بهمدت یک دقیقه گاز اکسیژن با سرعت 5 میلی لیتر بر دقیقه بر آن دمیده شد.
سلهای فوق به مدت 30 دقیقه تحت تابش نور فرابنفش - لامپ 100 وات جیوه - در دستگاه فوتو شیمیایی طراحی شده توسط آزمایشگاه دانشگاه پیام نور در حالیکه توسط همزن مغناطیسی همزده می شد قرار گرفت. پس از این مدت نانو کامپوزیت را با استفاده از سانتریفیوژ جدا کرده و سپس غلظت رنگ باقیمانده با استفاده از دستگاه طیفسنج ماوراءبنفش-مرئی - UV-vis - مدل 2550،ساخت شرکت شیمادزو ثبت گردید.
بحث و نتایج
نمودار حاصل از انجام مراحل ساخت وآزمایش فوق به شرح ذیل میباشد:
شکل :1نمودار متیلننبلو اسید
شکل :2نمودار متیلننبلو قلیایی
