بخشی از مقاله
چکیده
هدف از این پژوهش استفاده از زئولیت نانوکلینوپتیلولایت اصلاح شده با سورفکتانت کاتیونی ستیل تری متیل آمونیوم برومید - CTAB - و بررسی راندمان حذف رنگزای دایرکت رد 23 از محلولهای آبی می باشد. در این پژوهش پارامترهای موثر - غلظت اولیه رنگزا، pH، زمان تماس - بر فرآیند جذب در یک سیستم ناپیوسته بررسی شد .براساس نتایج بدست آمده، حداکثر ظرفیت جذب برای زئولیت و زئولیت اصلاح شده در دمای 25 درجه سانتیگراد، به ترتیب برابر با 14/914و 19/864میلیگرم بر گرم حاصل شد.
کلمات کلیدی: جذب سطحی، کلینوپتیلولایت، زئولیت، دایرکت رد 23، اصلاح سطح با سورفکتانت
-1 مقدمه
دستیابی به آب پاک برای رفع نیازهای انسان یک معضل بزرگ در قرن 21 میباشد.[1] رنگ ها به عنوان یکی از آلاینده های اصلی پساب در صنایع نساجی، غذایی، کاغذ و رنگسازی محسوب میشوند که یکی از مهم ترین عوامل تهدید کننده محیط زیست می باشند[2] که می توانند در گروه های کاتیونی و آنیونی دسته بندی شوند. [3] رنگها با تشکیل کمپلکس های قوی، مانع از نفوذ نور شده و از پدیده فتوسنتز و تصفیه بیولوژیکی جلوگیری میکنند. رنگ های آنیونی نسبت به رنگ های کاتیونی سمیت کمتری از خود نشان می دهند.[4] رنگ های دایرکت، ترکیباتی آنیونی و محلول در آب هستند که بدون استفاده از تثبیت کننده ها باعث رنگرزی الیاف سلولزی میشود. درساختار این رنگها،ترکیبات اکسازین، پلی آزو و فتالوسیانینهاجود دارند که در شکل1 مشاهده می کنید.[5]
روش های مختلفی برای حذف آلاینده های رنگی از پساب ها و فاضلاب ها وجود دارد که می توان به فرآیندهای جداسازی غشایی، اکسیداسیون، تبادل یونی، جذب سطحی، اسمز معکوس و...اشاره نمود 6]و.[7 دربین این فرآیندها، جذب سطحی نقش مهمی را به علت پایداری مکانیکی و شیمیایی بالا، مقاوم در برابر عوامل میکروبیولوژی و سهولت در طراحی، هزینه های پایین ایفا می کند8]و.[9زئولیت های طبیعی، کریستال های آلومینوسیلیکات های هیدراته ای هستند که ظرفیت تبادل کاتیونی - CECs - و انتخاب پذیری بالایی دارند [10] و ازنظر کریستالوگرافی دارای فرمول سلول واحدی به صورت زیرمی باشند:
که درآن M، کاتیون قلیایی یا قلیایی خاکی با ظرفیت n است وW تعداد مولکول های آب و - - x+y بیانگر تعداد چهاروجهی های سلول واحد می باشد. کلینوپتیلولایت *، از مهم ترین زئولیت های طبیعی با ساختار متخلخل به شمار می رود که می توان از طریق اصلاحات شیمیایی ظرفیت جذب آن را افزایش داد .[11]دراین پژوهش، زئولیت کلینوپتیلولایت توسط سورفکتانت ستیل تری متیل آمونیوم برومید - CTAB - اصلاح سطح شد ودراین حالت میزان جذب رنگزای دایرکت رد توسط این جاذب مورد بررسی قرار گرفت. مطالعه حاضر به صورت تجربی و در مقیاس آزمایشگاهی برای بررسی پارامترهایی از قبیل غلظت اولیه رنگ، PHمحلول و زمان تماس در یک سیستم ناپیوسته انجام شد.
.2 روش تجربی
2-1 اسیدشویی سطح زئولیت با سولفوریک اسید
درمنافذ سنگهای زئولیتی، گونه های بی شکلی وجود دارد که از عبور یونها ممانعت به عمل میآورد بنابرابن با اسید شویی میتوان این موانع را حذف کرد وهمچنین فرآیند اسیدشویی سبب آلومینیومزدایی از ساختار زئولیتها شده و نسبت Si/AL را افزایش میدهد.بدین منظور، زئولیت کلینوپتیلولیت با مش 400، توسط آب مقطر جهت حذف ناخالصی ها و اسید سولفوریک 1M به مدت 4 ساعت بر روی یک همزن مغناطیسی شستشو داده شد. سپس، در دمای 100 درجه سانتیگراد خشک شد.
2-2 اصلاح سطح زئولیت با سورفکتانت CTAB
زئولیتها که در ساختار خود دارای بار منفی هستند تنها قادر به جذب کاتیون ها هستند بنابراین با ترکیب شدن با سورفکتانت، یک پوشش آلی نسبتا پایداری روی سطح زئولیت ها تشکیل میشود که می تواند به طور قابل توجهی ساختارشیمیایی سطح آنها را بهبود بخشد وباعث سهولت جذب آنیونها، کاتیون ها و مواد غیر قطبی شود.بنابراین برای اصلاح سطح کلینوپتیلولیت، ابتدا محلول 50 میلی لیتر با غلظت 0.01M از سورفکتانت تهیه و 2/5 گرم زئولیت به آن اضافه شد سپس در دمای اتاق به مدت 24 ساعت بر روی یک شیکر با سرعت 200 RPM قرار گرفت.پس از سانتریفوژ کردن زئولیت اصلاح شده، چندین بار با آب مقطر برای حذف سورفاکتانت اضافی شسته شو داده شد و در نهایت در دمای 100 درجه سانتیگراد خشک شد.
3-2 مطالعات جذب
آزمایشهای جذب بصورت ناپیوسته انجام شد. پارامترهای موثر، زمان تماس، غلظت اولیه رنگ و PH اولیه محلول مطالعه شد. آزمایشها در دماهای 25 درجه سانتیگراد و زمان های 5 تا 60 دقیقه، PH های اولیه 3، 5، 7 و 9 مقدار جاذب مصرفی 0/5 گرم و مقدار غلظت اولیه رنگو 100، 200 و 400 میلی گرم بر لیتر بررسی شد. از روابط - 1 - و - 2 - که در زیر ارائه شده برای محاسبه درصد حذف رنگ و ظرفیت جذب جاذب استفاده شد :Ci غلظت اولیه رنگ، Cf غلظت نهایی رنگ، Ce غلظت تعادلی رنگ، V حجم محلول بر حسب لیتر و M جرم جاذب برحسب گرم است. واحد غلظت بر حسب میلی گرم بر لیتر - ppm - می باشد.
1-2-2 تاثیر پارامترهای مختلف بر روی فرآیند جذب رنگ دایرک رد
