بخشی از مقاله
خلاصه
طی پانزده سال گذشته، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، با استفاده از رادیکال آزاد هیدروکسیل، بعنوان فرآیندهای موفق در حذف آلایندههای آلی سمی از آبها توسعه یافتهاند. در این فرآیندها، عموما، رادیکالهای هیدروکسیل توسط تزریقمداوم هیدروژنپراکساید به دستگاه الکترولیزکننده، تامین میشوند. استفاده از هیدروژنپراکساید خود عامل پیشساز اکسیدانهای فوتوشیمیایی است که از آلایندههای هوا بشمار میروند و همچنین هزینهبالای تامین انرژی از محدودیتهای دیگر روش الکترولیز است. در این تحقیق، از نانومواد-مغناطیسی به منظور ایجاد رادیکال هیدروکسیل و رنگزدایی از محیط آبی حاوی رنگ آزوی متیل-رد استفاده شد. نتایج اسپکتروفوتومتری بیانگر توانایی این نانوکاتالیست در حذفرنگ به میزان %24 در حضور پرتو UV بود.
.1 مقدمه
در سال های اخیر، صنعت نساجی بسیار سریع رشد کرده است و این توسعه منجر به افزایش تولید فاضلاب به طور عمده در واحد طراحی، سفید کاری، چاپ تولید، تمیز کاری و رنگرزی شده است .[1] رنگ و رنگدانهها به طور گسترده در صنایع غذایی، دارویی، آرایشی و بهداشتی، نساجی و چرم استفاده میشوند. بیش از 000،100 رنگ تجاری در دسترس وجود دارد و بیش از 7 ×105 تن از رنگدانه ها سالانه تولید میشوند. بسیاری از رنگها قابلیت تجزیه آنها بطرق مختلف مشکل است و به همان شکل به همراه پساب تصفیه شده یا فاضلاب صنایع مختلف به محیط زیست وارد می شوند. بنابراین، توسعه فن آوری برای از بین بردن و تخریب و بی رنگ کردن رنگ از پساب نساجی بسیار مهم و یکی از مهم ترین مشکلات است
درمان با نمک های معدنی - آلومینیوم یا اکسید فریک - ، حذف رنگ با استفاده از جاذب مانند کربن فعال، ذغال سنگ نارس، بنتونیت خاک رس، یا خاکستر از روش های معمول برای تصفیه فاضلاب رنگ حاوی اما نانوکامپوزیت مغناطیسی و در ساختار نانو توجه زیادی به دست آورده اند می در حال حاضر برای جداسازی رنگ .[3] مطالعات نشان می دهد که با استفاده از نانو مواد، انتخاب مواد گسترش می یابد، که یک فرصت برای صرفه جویی در هزینه اضافی ایجاد می کند
کاتالیستهای در مقیاس نانو، پتانسیل لازم برای به حداقل رساندن آلاینده های سمی در آب را دارند. اکسیداسیون پیشرفته عبارت است از اکسیداسیونی که برای تصفیه موثر فاضلاب به اندازه کافی رادیکال هیدروکسیل تولید کند. تا به امروز، انواع اکسیدهای آهن مانند Fe3O4، نانو کاتالیست پالادیوم/ هیدروکسی آپاتیت[4-8] Fe3O4/، پالادیوم/هیدروکسی پاتیتFe3O4/ نانوکاتالیست[9] کامپوزیت [11] Fe2O3، کاتالیست [12] Fe2O3-CeO2-TiO2/ -Al2O3، نانوساختارهای [13] Fe-Fe2O3 و کامپوزیت-های [14] Fe2O3/SiO2 تهیه و در فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، مورد استفاده قرار گرفتهاند.
در میان [3] AOPs، اکسیدکنندههای قوی مانند پراکسید هیدروژن - H2O2 - ، ازن - O3 - و پرمنگنات پتاسیم - KMnO4 - برای اکسیداسیون شیمیایی درجای رنگ و آلایندههای آلی از فاضلاب و روغنهای آلوده، در حضور نمک یا اکسید فلزات چند ظرفیتی به عنوان کاتالیزور، مورد استفاده قرار گرفتهاند. در حال حاضر، فناوری نانو در محیط زیست و تصفیه آب بکار میرود
اکسیدهای فلزی Fe2O3 ، نانو ذرات Fe3O4، TiO2 و Al2O3 اولین نسل از مقیاس نانو تکنولوژی برای پاکسازی محیط زیست هستند16]و.[17 استفاده از فن آوری فنتون یک فرایند برای تصقیه پساب صنعتی حاوی آلاینده های آلی غیر قابل تجزیه با راندمان بالا گزارش شده است .[18] در کل، این فن آوری معایب قابل توجهی دارد. -1تولید لجن هیدروکسید آهن. -2 محدوده - 3-2 - pH که نیاز به تهویه قوی، قبل و پس از تصفیه دارد. -3 یون های آهن ممکن است به دلیل عوامل کمپلکس مانند آنیون فسفات و برخی از محصولات اکسیداسیون متوسط غیر فعال
در این راستا انتظار میرود که استفاده از اکسیدهای آهن با اندازه مقیاس نانو، بتواند راندمان رنگبری در سیستم فرآیند فنتون را افزایش دهد؛ از اینرو در این تحقیق، بهرهگیری از نانو کاتالیست مغناطیسی به منظور حذف رنگ متیل رد از محیط آبی مورد بررسی قرار گرفته است.
.2 مواد و روشها
کلیه مواد از شرکت مرک آلمان خریداری گردید. رنگ آزو از شرکت سیگما تهیه شد.
-1-2 نمودار استاندارد
به منظور سنجش غلظت رنگ در شرایط مختلف از نمودار استاندارد استفاده میشود. برای رسم نمودار استاندارد ابتدا 200 میلی گرم از رنگ متیل رد به طور کامل در 1000ml آب مقطر حل شد. برای تهیه غلظت های مختلف از رنگ از معادله زیر استفاده شد:
جذب محلولهای رنگی تهیه شده، با استفاده از طیف سنج UV در بازه 1000-200 نانومتر اندازه گیری شد و ارتفاع پیک مربوط به رنگ - PD[ 430QP - یادداشت شد. ارتفاع پیک برحسب غلظت رنگ، به عنوان نمودار استاندارد رسم شد .[3] به این ترتیب با اندازهگیری ارتفاع پیک در هر نمونه از رنگ، با مراجعه به نمودار استاندارد میتوان غلظت رنگ را برآورد نمود.
همچنین، جهت محاسبه درصد حذف رنگ در هر نمونه، از معادله زیر استفاده میشود:
=[ - Ai - A0 - / A0]*100 درصد حذف رنگ
A0 و Ai به ترتیب عبارتند از ارتفاع پیک رنگ در نمونه قبل و بعد از فرآیند رنگبری.
-2-2 بررسی تاثیر مقدار نانو کاتالیست مغناطیسی بر میزان حذف رنگ
جهت بررسی اثر مقدار نانو کاتالیست مغناطیسی برعملکرد فرآیند رنگبری،مقادیر مختلف 5-3-1 - میلی گرم - از نانو کاتالیست مغناطیسی تهیه شده با ژل پلی وینیل الکل%8 را درون 10 میلی لیتر از رنگ متیل رد 150پی پی ام ریختیم و سپس در شرایط یکسان به مدت نود دقیقه زیر دستگاه 24 - UVوات - قرار دادیم که همزمان روی همزن مغناطیسی قرار داشت که باعث میشد نانو کاتالیست بخوبی با محلول رنگی در تماس باشد و عملیات حذف رنگ را انجام دهد. در زمانهای قبل و بعد از نود دقیقه، از محلول رنگی نمونهبرداری انجام شد و ارتفاع پیک رنگ با استفاده از دستگاه اسپکتروفتو متر قرائت گردید.
-3-2 بررسی تاثیر غلظت رنگ متیل رد بر میزان حذف رنگ در فرآیند رنگبری
به منظور ارزیابی توانایی نانو کاتالیست برای حذف رنگ از محلولهای رنگی متیل رد، ، 1میلی گرم از نانو کاتالیست مغناطیسیدرون 10میلی لیتر از محلولهای رنگی با غلظت های مختلف 190،170،150،130،110،90،70،50،30،10 پی پی ام قرار گرفت و سپس در شرایط یکسان به مدت یک ساعت زیر دستگاه 24 - UVوات - قرار داده شد، که همزمان روی همزن مغناطیسی قرار داشت. نمونهبرداری از محلول رنگی در زمانهای قبل و بعد از نود دقیقه انجام شد و ارتفاع پیک رنگ با استفاده از دستگاه اسپکتروفتو متر قرائت گردید.
-4-2 بررسی تاثیر pH بر میزان حذف رنگ در فرآیند رنگبری
در هنگام ساخت محلول رنگ متیل رد 150ppm، با استفاده از محلول سود 6 نرمال، pH را روی 9/5 و 11/5 تنظیم کردیم. با استفاده از محلول اسیدکلریدریک 6 نرمال نیز، pH محلول رنگ را روی محدوده اسیدی تنظیم نمودیم اما به دلیل عدم حل شدن رنگ در محیط اسیدی انجام آزمون ها در این محدوده از pH امکانپذیر نبود. به این ترتیب 1 میلی گرم از نانو کاتالیست مغناطیسی بر به ترتیب درون 10میلی لیتر از محلول رنگ متیل رد با غلظت 150 ppm و pHهای 9/5 و 11/5 قرار گرفت و سپس به مدت نود دقیقه زیر دستگاه 24 - UVوات - قرار داده شدکه همزمان روی همزن مغناطیسی قرار داشت.
