بخشی از مقاله
چکیده:
در این مطالعه، خاک رس مونت موریلونیت به عنوان جاذب برای حذف رنگ آنیونی آنیلین بلو، از محلول های آبی توسط روش جذبی بچ تحت شرایط مختلف از قبیل غلظت اولیه رنگ، دوز جاذب، زمان تماس و pH محلول مورد استفاده قرار گرفت. داده های تعادلی تجربی توسط دو مدل همدمای رایج لانگمویر و فروندلیچ مورد آزمایش قرار گرفتند. بالاترین کارایی حذف رنگ آنیلین بلو از محلول در pH بهینه 4/5، مدت زمان 30 دقیقه و دوز جاذب 2 گرم بر لیتر و غلظت اولیه رنگ 20 میلی گرم بر لیترحدود 95/3 درصد بدست آمد. ایزوترم های تعادل توسط معادلات لانگمویر و فروندلیچ نشان داد که داده های آزمایش از مدلفروندلیچ پیروی می کند. همچنین نتایج نشان دادند که سینتیک جذب برای غلظت اولیه رنگ 50 میلی گرم بر لیتر با معادله شبه درجه دوم مطابقت بیشتری دارد. کارایی بیش از 90 درصدی جاذب تهیه شده در حذف رنگ آنیلین بلو از محیط آبی نشان داد که می توان از آن به عنوان یک جاذب طبیعی مؤثر و ارزان قیمت در فرایندهای تصفیه استفاده نمود. لذا استفاده از این تکنیک جهت حذف آلاینده های رنگی از محیط های آبی پیشنهاد می گردد.
کلمات کلیدی: رس مونت موریلونیت، رنگ آنیلین بلو، سینتیک جذب، همدمای تعادلی
مقدمه
افزایش در سطح تولیدات رنگ و کاربردهای فراوان آنها در سطح جهانی منجر به تولید فاضلاب هایی با آلودگی بالا می شود که به نوبه خود باعث ایجاد نگرانی های آلودگی محیط زیست می شود - کائور و سینگ، 2007؛ نادی و همکاران؛ . - 2012 بسیاری از مواد موجود در این پساب ها سمی و حتی سرطان زا هستند - گانگ و همکاران، . - 2005 صنایع مختلفی مثل نساجی، کاغذ سازی، تصاویر رنگی، داروسازی، صنایع غذایی، آرایشی، الکتریکی و از این مواد رنگزا بوفور استفاده می کنند - انتظاری و همکاران، . - 2007 آنیلین بلو یک رنگ اسیدی است که به طور گسترده ای برای رنگ کردن کتان، پشم، ابریشم، نایلون، کاغذ و چرم بکار می رود. تماس این رنگ با چشم ها، سیستم تنفسی و پوست مضر می باشد. بنابراین خروج اغلب مواد رنگزا از پساب ها ضروری به نظر می رسد - شیوارج و همکاران، . - 2001
تصفیه نامناسب و دفع غیر اصولی فاضلاب های رنگی حاصل از صنایع نساجی، رنگرزی، چاپ و صنایع مرتبط زمینه ساز بروز مشکلات و معضلات زیست محیطی فراوانی در سرتاسر جهان شده است - کایونکو، 2002؛ نت پردیت و همکاران، 2003؛ الگر و همکاران، 2006؛ لیو و چیو، . - 2006 رنگ ها به دلیل ساختار پیچیده اغلب پایدار و مقاوم به تجزیه بیولوژیک بوده کهغالباً سمی، سرطان زا و جهش زا هستند، لذا از نظر بهداشتی رنگ ها دارای خاصیت سرطان زایی و جهش زایی بوده و می توانند باعث آلرژی و مشکلات پوستی نیز شوند - غنی زاده و عسگری، . - 2010 حضور آلاینده های رنگی حتی در مقادیر کمتر از یک میلی گرم در لیتر، از نظر ظاهری قابل رؤیت و مهم می باشند. با توجه به حجم بالای تولید فاضلاب رنگی در کشور و اثرات سوء آن ها، ارائه راهکارهای علمی مناسب برای تصفیه چنین فاضلاب هایی ضروری است - لیما و همکاران، . - 2008
جهت حذف رنگ از محلول های آبی می توان از روش ها و فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی - رویر و همکاران، - 2009 و یا روش های تلفیقی استفاده نمود. به دلیل پایداری رنگ ها در مقابل تجزیه بیولوژیکی اغلب از روش های فیزیکی و شیمیایی نظیر انعقاد - لخته سازی - مزوحگی و همکاران، - 2007 جذب سطحی - لیما و همکاران، - 2008، اکسیداسیون پیشرفته - یو و همکاران، - 2010 و فرآیندهای غشایی جهت حذف آن ها استفاده می شود. در این میان جذب سطحی یکی از فرایندهایی است که بیشتر مورد استفاده قرار گرفته است. در فرایند جذب سطحی هدف اصلی انتقال آلاینده از ماتریکس مایع به داخل یک ماتریکس جامد و حذف کامل آلاینده است - فاریا و همکاران، 2004؛ جانس و همکاران، . - 2003
کربن فعال که بطور وسیع به عنوان جاذب استفاده می شود، دارای ظرفیت جذب بسیار بالا و مساحت سطح زیاد می باشد ولی مشکلاتی برای استفاده از آن وجود دارد که می توان به گرانی و از دست رفتن 10 تا 15 درصد آن به هنگام بازیابی اشاره نمود - ونکاتا و ستسری، . - 1987 یک رشد رو به گسترش در کاربرد مواد تجاری در دسترس و کم هزینه برای جذب رنگ ها وجود دارد. طیف گسترده ای از مواد مانند زغال سنگ خام - مسکای و الن، - 1980، زئولیت طبیعی - مشکو و همکاران، - 2001، کائولنیت و مونت موریلونیت - یافوز و آیدین، - 2002 که به عنوان جایگزینی برای کربن فعال بکار می روند. هدف از انجام این تحقیق بررسی شرایط به کارگیری و عمل مونت موریلونیت در حذف رنگ آنیلین بلو از پساب های صنعتی می باشد.
مواد و روش ها
رنگ آنیلین بلو تهیه شد. رنگزا بدون خالص سازی و با مخلوط کردن در آب یک بار تقطیر شده مورد استفاده قرار گرفت. مشخصات رنگ و ساختار شیمیایی آن به ترتیب در جدول - 1 - و شکل - 1 - نشان داده شده است. سایر مواد شیمیایی از شرکت مرک آلمان تهیه شدند. جاذب نانورس از شرکت FCC محصول کشور چین خریداری شد. جهت تهیه محلول استوک رنگ، 0/1 گرم از رنگ آنیلین بلو را در حجم 100 میلی لیتر آب مقطر به حجم رسانده شد. تمام آزمایشات در ارلن با حجم 100 میلی لیتری بر روی شیکر با دور 100 rpm به مدت 30 دقیقه انجام گرفت. غلظت نهایی رنگ بعد از هر مرحله آزمایش، سانتریفوژ گردید و میزان جذب محلول عبوری با دستگاه اسپکتروفتومتر UV/ VIS مدل لامبدا 135 ساخت کمپانی پرکین المر در طول ماکزیمم 601 نانومتر اندازه گیری شد.
روش کار
تنظیم pH در تمام مراحل آزمایش با استفاده از هیدروکسید سدیم و اسیدکلریدریک یک نرمال انجام گردید. عوامل مورد بررسی در این پژوهش شامل مقدار pH اولیه - 3-10 - ، دوز جاذب - 1 - 8 g/L - ، زمان تماس واکنش 60 min - ، 50 ، 40، 30، 20،25، 15، 10، - 5 و غلظت اولیه رنگ 10 - ،5، 20، 30، 50، 100، 150، 200، 250، 300، 350، 400، 450، - 500mg/L می باشد. شروع آزمایشات جهت تعیین pH بهینه در شرایط ثابت - غلظت رنگ 20mg/L، دوز جاذب 2g/L، زمان تماس - 30min با تغییر دادن در مقادیر از پیش تعیین شده انجام شد. در مراحل بعدی، مقدار بهینه یکی دیگر از متغیرهای دوز جاذب، زمان تماس و غلظت اولیه رنگ بدست آمد. در نهایت جهت پی بردن به مدل جذب، از ایزوترم های فروندلیچ و لانگمویر استفاده
