بخشی از مقاله
چکیده
جذب سطحی به جهت ارزانی، سادگی عملکرد، در دسترس بودن و توانایی تصفیه پسابهاي رنگی بسیار غلیظ، بر سایر روشهاي تصفیه ارجحیت دارد. در این تحقیق حذف آلاینده رنگی Direct blue 53 به روش جذب سطحی با استفاده از پوست بادام و کربن فعال حاصل از پوست بادام در یک راکتور ناپیوسته مورد بررسی قرارگرفت واثر پارامترهاي موثر بر فرآیند نظیر زمان تماس، اندازه ذرات جاذب، مقدارجاذب، دور همزن، تغییرات pH محلول، غلظت هاي متفاوت ماده رنگزا و تغییرات دما بر روي راندمان حذف مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش در یک راکتور شیشه اي حاوي 250 ml از محلول ماده رنگزاي Direcd blue 53 با غلظت 25ppm و زمان بهینه 45 دقیقه براي هر دو جادب انجام گرفت.
پوست بادام با مش 170 و کربن فعال حاصل از آن با مش 200 به عنوان اندازه بهینه ذرات جاذب تعیین شدند. pH مناسب براي پوست بادام حدودا pH=2 و براي کربن فعال مربوطه حدودا pH=7 انتخاب شد. همچنین با افزایش مقدار جاذبها بازده حذف رنگ افزایش یافت بطوریکه مقدار بهینه پوست بادام با راندمان حذف 8 گرم %92 و براي کربن فعال حاصل از آن 11 گرم با راندمان حذف %94 تعیین گردید. طی بررسی اثر دما مشخص شد که در مورد هر دو جاذب با افزایش دما بازده حذف ماده رنگزاي از محلول کاهش می یابد که به دلیل واجذب مولکولهاي رنگی از سطح جاذب در دماهاي بالا می باشد. بررسی راندمان حذف درغلظت هاي مختلف از ماده رنگزا در محلول نشان داد که براي هردو جاذب با کاهش غلظت رنگزا بازده حذف افزایش می یابد.
١- مقدمه
تولید سالیانه رنگ هاي قابل دسترس تجاري در دنیا بیش از یک میلیون تن در سال میباشد، که در برابر تجزیه بیولوژیکی بسیار پایدار هستند2]و.[1 آلاینده هاي رنگی موجود در پساب صنایع رنگرزي و نساجی میتوانند محصولات جانبی خطرناکی به واسطه اکسیداسیون، هیدرولیز یا واکنش هاي دیگر ایجاد کنند که این مواد سرطانزا بوده و براي موجودات زنده و محیط زیست مضر میباشد.[3] بنابراین تصفیه این پسابها قبل از تخله آنها به محیط زیست لازم وضروري است.
امروزه از روش هاي مختلفی نظیر فرآیندهاي فیزیکو شیمیایی، فوتواکسیداسیون پیشرفته، روشهاي بیولوژیکی هوازي و بی هوازي و جذب سطحی براي رنگزدایی پسابهاي حاوي آلاینده هاي رنگی استفاده میکنند.[4] هر یک از این روشها معایبی دارند که می توان به تولید حجم بالاي لجن در روش تصفیه شیمیایی، افزودن مواد شیمیایی در روش اکسیداسیون پیشرفته که باعث آلودگی ثانویه شده و طولانی بودن زمان فرآیند در روشهاي تصفیه بیولوژیکی اشاره کرد.[5] امروزه جذب سطحی به طور وسیعی جهت حذف گونه هاي مختلفی از آلوده کننده هاي شیمیایی آب خصوصا آنهایی که در روش هاي متداول تصفیه آب به سختی از بین می روند توسعه پیدا کرده است.
[6] در سال هاي اخیر استفاده از جاذب هاي ارزان قیمت مورد توجه بیشتر محققین قرار گرفته است. این جاذب ها عمدتا از مواد زائد حاصل از فعالیت هاي صنعتی و بخصوص کشاورزي تهییه می شوند. [7 ] در این تحقیق کارایی روش جذب سطحی در حذف آلاینده رنگی Direct blue 53 با استفاده از جاذبهاي پوست بادام و کربن فعال حاصل از آن بررسی شده و شرایط بهینه حذف تعیین گردیده است.
٢- موادوروشها:
مواد شیمیایی و دستگاههاي بکار گرفته شده عبارت اند از:
دستگاه اسپکتروفتومتر تک شعاعی - Apple-308, Japen - ، - دستگاه pHمتر - Metrohm- Switzerland - ، سانتریفیوژ - - Behdad، رنگدانه Direct blue 53 ساخت شرکت - Siqma - ، NaOH و اسیدکلریدیک - HC1 - Merk، جاذب پوست بادام و کربن فعال پوست بادام - بادام محلی منطقه کردستان - و انواع وسایل شیشهاي. آنالیز غلظتی در طول فرآیند به روش اسپکتروفتومتري و در طول موج حداکثر جذب رنگدانه 611 nm اندازه گیري شد.
کلیه آزمایشات در دماي 298 kو در یک راکتور ناپیوسته شیشه اي انجام گرفت. ذرات جاذب استفاده شده از جنس پوست بادام و کربن فعال حاصل از پوست بادام بودند که از بادام محلی تهیه شده و پس از آسیاب و کربونیزاسیون توسط الک مش بندي گردیده و مورد استفاده قرار گرفتند. براي انجام آزمایش از 250ml محلول حاوي 25ppm ماده رنگزاي Direct blue 53 که مشخصات و ساختمان شیمیایی آن بترتیب در جدول1 و شکل1 آورده شده است استفاده گردید. در فواصل زمانی 7.5 دقیقه از محلول ها نمونه برداري شد سپس در داخل سانتیفیوژ 3500 - دور در دقیقه به مدت 4 دقیقه - قرار داده شد و بعد توسط دستگاه اسپکتروفوتومتري جذب نمونه ها خوانده شد و راندمان حذف تعیین گردید. پارامترهاي مؤثربر راندمان جذب سطحی مانند اثر زمان، اندازه ي ذرات جاذب ،تغیرات pH و دور همزن بررسی شد.
نتایج و بحث
-1 تأثیر زمان تماس و اندازه ي ذرات جاذب بر راندمان حذف:
استتفاده از جاذب هاي پوست بادام و کربن فعال پوست بادام براي جذب رنگزاي Direct blue 53 نیازمند تعیین تاثیر زمان تماس میباشد. لذا بدین منظور در این مطالعه نیز،در زمان هاي مختلف میزان کارایی جذب بررسی شده و همانگونه که در شکل - -1الف و ب - مشاهده می شود، براي رنگزاي مورد مطالعه میزان حداکثر جذب براي هردو جاذب در زمان 45 دقیقه صورت گرفته و بعد از رسیدن به این زمان بهینه دیگر جذب رنگزاي تغییر چندانی نمیکند که علت آن برابر شدن سرعت جذب با سرعت پس جذب می باشد و در این حالت تعادل برقرار شده و ظرفیت جاذب ها نیز تکمیل می شود. که نشان دهنده ي این مطلب است که مکان هاي در دسترس براي حداکثر جذب در 45 دقیقه ي ابتدایی بیشتر بوده و نیروي کشش براي جذب ماده ي جذب شونده بیشتراست لذا اتصال جزء جذب شونده به مکان هاي جذب راحتر صورت گرفته و پس از گذر زمان تعداد سایت هاي غعال کمتر شده و توسط ماده ي جذب شونده اشغال شده و دخول آن را محدود و زمان بر میکند.[8]
براي بررسی میزان تاثیر اندازه ي ذرات جاذب در محلول حاوي رنگزاي ،ابتدا ذرات جاذب ها را به 7 سایز - 40 ،60، 80 ،100 ،140 ،170 و - 200 تقسیم بندي کرده و پیشرفت واکنش در هر سایز بررسی شد و مشاهده گردید که با هرچه ریزتر شدن ذرات هر دو جاذب بازده ي بیشتري در حذف رنگزاي Direct blue 53 از محلول بدست می آید. .بدین ترتیب اندازه ي بهینه براي پوست بادام سایز 170 شکل - -1الف - و براي کربن فعال پوست بادام سایز 200 تعیین شد شکل - -1ب - که بازده ي جذب در این مرحله براي پوست بادام 30.78 درصد وبراي کربن فعال پوست بادام 14.45 درصد بود.افزایش جذب در نتیجه ي کاهش اندازه ي ذرات جاذب به افزایش مساحت سطح نسبت داده می شود.به علاوه ذرات ریزتر سریعتر از ذرات درشت تر عمل جذب را انجام می دهند اما بتدریج به علت عوامل مختلفی همچون طول مسیر نفوذ یا مقاومت در انتقال جرم و مسدود شدن برخی از مسیرهاي نفوذ،از اکثر سطوح درونی ذرات براي جذب سطحی استفاده نمی شود، در نتیجه از کارایی جذب سطحی ممکن است کاسته شود.
