بخشی از مقاله
چکیده
از آنجایی که درصد بالایی از آلودگی های محیط زیست بخصوص آلودگی هوا توسط انتشار فلزات سنگین رخ می دهد و در این بین ذرات اکسید آهن معلق در هوا گرچه در حال حاضر خطری جدی برای محیط زیست و انسانها محسوب نمی شود، ولی همواره به عنوان یکی از منابع آلودگی به شمار می رود و رهاسازی آن در محیط زیست قطعا در آینده به یک معضل بزرگ تبدیل خواهد گردید. بنابراین ارائه روش های موثر برای کاهش یا حذف این عنصر جهت جلوگیری از ورود آن به محیط زیست موضوع بسیار مهمی است. در این مقاله، استفاده از روشی مغناطیسی برای جداسازی اکسید آهن از رنگ سفید لعابی بررسی شده است.
و روشی ساده و کم هزینه ارائه شده بطوریکه اجرای آن در صنعت نیز ممکن باشد. بدین صورت که با استفاده از یک آهنربای دایمی استوانه ای شکل که جهت افزایش راندمان جذب اکسیدهای آهن روی آن خلل و فرج ایجاد کرده ایم اقدام به کاهش یا حذف اکسید آهن موجود در نمونه لعاب می کنیم. نمونه رنگ لعاب استفاده شده برای آزمایش دارای %1/2 اکسید آهن بوده و همه مراحل آزمایش در شرایط یکسان دما، ویسکوزیته و اندازه ذرات انجام شده است.نتایج بدست آمده نشان می دهد که شرایط بهینه برای انجام آزمایش ها به ترتیب مقدار ویسکوزیته 4 سانتی پوآز و دمای 12درجه سانتی گراد می باشد. که در این شرایط به جداسازی بیش از %45 آهن دست یافتیم.
کلمات کلیدی:محیط زیست، آهنربای دایمی، فلزات سنگین، لعاب سفید، کاهش آهن، روش مغناطیس.
.1 مقدمه
لعابها مواد بی شکلی هستند که مانند شیشه ها از ترکیب اکسیدهای اسیدی و بازی بوجود می آیند. خاصیت اصلی لعابها، شیشه ای شدن آنهاست. این خاصیت از سیلیس و بوریک اسید - B2O3 - موجود در آنها پدید می آید. لعابها خیلی سخت و نامحلول هستند و در مقابل گازها و مایعات غیرقابل نفوذ می باشند. لعابها را معمولا به صورت پوسته نازکی برای پوشش دادن بدنه بعضی از مصنوعات - سرامیکها - بکار می برند با این عمل سرامیکها غیرقابل نفوذ، جلوه دار، زیبا و از نظر بهداشتی مناسب می کنند. لعابها بیرنگ، رنگی، مات، نیمه مات و شفاف اند. روشهای مختلف لعابکاری عبارتند از: -1 غوطه ور کردن جسم در لعاب -2 پاشیدن لعاب بر روی جسم -3 ریختن لعاب به داخل ظرف -4 مالیدن با قلم مو -5 پاشیدن لعاب به داخل کوره ی پخت جسم.[1,5]
اجزای تشکیل دهنده لعاب ها بطور معمول شامل پودر رنگ مورد نظر، سدیم کربنات، فریت، سیلیس فرآوری شده، کربنات کلسیم، کربنات دولومیت، فلورین، اکسید کبالت و برخی مواد دیگر که جهت ایجاد ویژگی هایی خاص - مانند براقیت، انعطاف پذیری، افزایش مقاومت و... - به آن اضافه می شود، هستند. از این رو به دلیل وجود اکسیدهای فلزی برخی ناخالصی ها منجمله؛ آهن، منگنز، آلومینیوم، تیتانیوم و ... وارد محلول لعاب می شوند که ورود این ذرات به محیط زیست عواقبی دارد که در مباحث زیر به آن اشاره شده است. بدیهی است که یک لعاب در درجه حرارت پخت خود باید قادر به تشکیل مقدار مناسبی فاز مایع باشد.
سیلیس به عنوان عمده ترین اکسید شیشه ساز در لعابهای سرامیکها، دارای نقطه ذوب بالایی است. در ارتباط با مورد اول، نوع کاتیون اصلاح کننده ای که به شبکه اضافه می شود تاثیر زیادی در درجه حرارت پخت لعاب دارد اما استفاده از کمک شیشه سازها به طور کلی باعث تضعیف شبکه و کاهش نقطه ذوب می گردد ولی در این مورد استثناهای زیادی وجود دارد و بنابراین در عمل به شرایط مشخص باید توجه نمود. ویسکوزیته لعابها در درجه حرارت پخت یکی از مهمترین ویژگیهای لعابهاست بدین صورت که اگر ویسکوزیته لعاب کم بوده و به عبارت دیگر لعاب بیش از حد روان باشد، در بالاترین درجه حرارت پخت، تحت تاثیر وزن خود حرکت نموده و اصطلاحا" "شره" می نماید..[1]نباید تصور کرد که تمامی آلایندههای هوا در حالت گازی هستند، بلکه تعداد زیادی از مواد شیمیایی و آلاینده های هوا به صورت ذرات معلق در هوا وجود دارند.
ذرات معلق موجود در اتمسفر کشورهای در حال توسعه به عنوان یکی از مسائل جدی زیست محیطی مطرح می باشد. به طوری که در گزارش منتشر شده توسط WHO در سال 2006 که آلودگی هوای 20 شهر در آن مقایسه شده است، اکثر شهرهای درگیر از کشورهای در حال توسعه بودند. در این 20 شهر مورد مطالعه، در 17 شهر غلظت سالیانه ذرات معلق بالاتر از استاندارد NAAQS و در رنج 200 - 600 mg/m3 قرار داشت. ذرات معلق موجود در هوای آزاد شامل ترکیبات فلزی، ترکیبات معدنی، دانههای گرده، میکروارگانیسمها و ذرات ناشی از فرایندهای صنعتی و دوده میباشد، کهتوسط منابع مختلف منتشر میشوند. این ذرات دارای خصایص گوناگونی میباشند که از آن جمله می توان به خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آنها اشاره کرد.[4,6]
منابع اصلی آلودگی فلزات سنگین شامل منابع انسان ساز و منابع طبیعی انتشار آنهامی باشد. به عنوان مثال منابع طبیعی و انسان ساز انتشار آهن عمدتا شامل کارخانجات ذوب آهن، سوختهای فسیلی، رنگهای کوره ای، کوره های تولید چدن، آتشفشان های فعال، معادن و بسترهای سنگی حاوی آنها،دریاچه ها، جنگل سوزی، انتشار از صنایع مصرف کننده محصولات حاوی آهن مانند سرامیک، شیشه، رنگ، مینا کاری که در تولید آنها از رنگهای حاوی آهن استفاده می شود. محصولات الکترونیکی، زباله سوزها ی شهری، پسماندهای صنایع فلزی مثل صنایع استیل و فولاد ، سیمان، سنگ گچ، روی، سرب، مس و آلیاژهای آنها و باقیمانده های سوخت های فسیلی و.... می باشد.[3,7,8]
طبق تحقیقات صورت گرفته در ایران، ایتالیا، سوئیس، آلمان و یونان بین 25 - 32 درصد ذرات معلق موجود در هوای شهرها دارای ترکیبات آلی - حدود 400 ترکیب - و بین 68 - 75 درصد آن دارای ترکیبات معدنی شامل سولفات، آهن، نیترات، آمونیوم، سیلیسیوم، گوگرد، آلومینیوم، کلسیم، پتاسیم، سرب، روی، مس، تیتانیوم، منگنز، نیکل و وانادیم میباشد. همچنین مطالعات اپیدمیولوژیکی کوتاه مدت و بلند مدت، اثرات معکوس و مضر ذرات معلق را بر روی سلامت، افزایش مرگ و میر، بیماری های تنفسی و قلبی - عروقی، سیدروز، سرطانهای پوست، کیسه بیضه، حنجره، برونشیت ها و مثانه، هپاتیت، توبرکولوز - بیماری شدید ریوی - نشان داده است.[1,8]
در مبحث حفاظت محیط زیست، بهداشت و سلامت انسانها فلزاتی مانند سرب، جیوه، آهن، منگنز، کادمیوم، نیکل وکروم جزء گروه فلزات سنگین بوده که این عناصر و بسیاری از ترکیبات آنها به لحاظ اثرات سوء و زیان بارشان بر سلامت انسان و محیط زیست از سموم پرخطر پیرامون ما محسوب می گردند.[4]به طور کلی اختلالات عصبی - پارکینسون، آلزایمر، افسردگی، اسکیزوفرنی - - انواع سرطان ها- فقر مواد مغذی- بر هم خوردن تعادل هورمونها- چاقی- سقط جنین پوکی استخوان و در موارد حاد مرگ از نتایج اثرات ورود فلزات سنگین به بدن انسان می باشد2]،.[9آهنرُباها اشیایی هستند که میدان مغناطیسی تولید می کنند. آهنربا جهت جداسازی ضایعات آهنی در صنایع مختلف کاربرد دارد و در انواع مختلف دستی، الکتریکی، دائم و ... وجود دارد.
تلاش جدی برای استفاده از قدرت پنهان مواد مغناطیسی بسیار پس از کشف آن انجام شد. به عنوان مثال در قرن هجدهم با ادغام تکههای کوچک مواد مغناطیسی تکه بزرگتری بدست آمد که مشخص شد توانایی بلند کردن قابل توجهی دارد. پس از اینکه اورستد در سال 1820 کشف کرد که جریان الکتریکی میتواند میدان مغناطیسی به وجود آورد، پیشرفتهای زیادی در این زمینه حاصل شد.استورگن دانش خودش را با موفقیت برای ساخت اولین آهنربای الکتریکی در سال 1825 بکار برد. با اینکه دانشمندان زیادی - از قبیل گاوس، ماکسول و فارادی - با این پدیده از دیدگاه تئوریک درگیر شدند، اما توصیف درست مواد مغناطیسی به فیزیکدانان قرن بیستم نسبت داده میشود.[10]
