بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق عملیات تخریب و رنگبری از محلولهای رنگی متیلاورانژ با بکارگیری ذرات نانو کامپوزیت MnFe2O4/ZrO2 تحت تابش نورفرا بنفش - UV400 - انجام گرفت.در این پژوهش اثر درصد فتوکاتالیست وpHمحیط بر روی میزان رنگبری مورد بررسی قرار گرفت ونتایج حاصل حاکی از این است که بیشترین میزان تخریب رنگ متیلاورانژ در محیط اسیدی و با درصد فتو کاتالیست 30 درصد می باشد.هم چنین بااستفاده از نمودارهای جذب وطیف مادون قرمز مشخص شد پیوند بین اسپینل و نگهدارنده زیرکونیوم اکسید پدید آمده است.
واژه های کلیدی :تخریب فتوکاتالیستی،متیل اورانژ، نور ماورای بنفش ، MnFe2O4/ZrO2 ،نانو کامپوزیت
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 [1]،مشکلسازترین 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[5] 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. از آنجایی که تخریب آلایندههای آلی نظیر رنگهای صنعتی ،که اثر زیان آوری درزندگی انسان دارد،در مقیاس وسیعی هدف تحقیقات جهان علمی قرارگرفته است. در این پژوهش تخریب نانوکامپوزیت MnFe2O4/ZrO2 از رنگ متیلاورانژ مورد بررسی 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 متیلاورانژ با غلظت 10 میلی گرم درلیتر را بااستفاده از اسید نیتریک و سود به PH های 7،3و 10 رساندیم.
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 گردید3
بحث و نتایج
نمودار حاصل از انجام مراحل ساخت وآزمایش فوق به شرح ذیل میباشد. از مقایسه نمودارهای 1 تا3 مشاهده می شود کهتعدادی از پیک های اصلی کاتالیزور به دلیل انجام همپوشانی با پیک های زیرکونیوم اکسید در طیف کاتالیزور جابه جا شده است .به طور کلی با توجه به جابجایی کم ارتعاشات چنین استنباط می شود که اتصال و برهم کنش بین MnFe2O4/ZrO2 و نگهدارنده زیرکونیم اکسیدانجام گرفته است.
