بخشی از مقاله
چکیده
در این کار حذف بروموکروزول سبز به عنوان یک آالینده آب توسط نانوکامپوزیت مغناطیسی آهن/کربن انجام شده است. در ابتدا تاثیر پارامترهای تاثیرگذار مانند جآ، مقدار جادب، زمان تماس و غلظت رنگ بر روی فرایند جذب بررسی شد. سپس بازدهی جذب توسط طیف سنجی ماورای بنفش -مرئی بدست آمد. بیشترین میزان حذف در pH 5 در طی زمان 2 دقیقه بدست آمد. همچنین مطالعه ایزوترم های تعادلی توسط مدل های مختلف مرسوم مانند النگمویر، فرندلیچ، تمکین و DR برای توجیه دادهای تجربی مورد استفاده قرار گرفت.
.1مقدمه
حجم زیادی از فاضالب های حاوی رنگ های مختلف وارد محیط زیست و نمونه های آبی شده که این رنگ ها حتی در غلظت های کم باعث جهش های ژنی نامطلوب، اثرات سرطان زایی، تغییر در ترکیب و ماهیت نمونه های آب می شود. رنگ ها اگرچه ناپایدارند و بر اثر نور می توانند تخریب شوند، ولی بعضی از رنگ ها به ویژه رنگ های آزو در برابر نور، مواد اکسید کننده و تجزیه کننده های زیستی مقاوم هستند و گاهی حتی محصوالت حاصل از تجزیه ی رنگ ها از خود مواد اولیه خطرناک تر هستند. پس الزم است این رنگ ها از آب زدوده شوند.
[1 ] تکنیک های متعددی برای حذف رنگ ها از فاضالب های صنعتی از قبیل انعقاد شیمیایی، لخته شدن شیمیایی، فرایند های اکسایش پیشرفته مختلف، اوزوناسیون، نانوفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون پیشرفته میسلی و جذب و غیره وجود دارد. فرآیندهای جذب سطحی برای حذف رنگ ها از فاضالب های صنعتی کارایی باالتری دارند1 ]و .[2 جذب به عنوان یکی از روش های مفید و معمولی پاالیش فاضالب ها، بر اساس انتقال مولکول رنگ به فاز جامد می باشد .
این روش از لحاظ هزینه ابتدایی، طراحی ساده، آسان بودن عملکرد و سمی نبودن جاذب بر روش های دیگر حذف رنگ ارجحیت دارد. قیمت، موثر بودن و خواص جذبی از مهمترین معیارها برای انتخاب جاذب برای حذف ترکیبات آلی از فاضالب می باشند. کربن فعال و کربن نانولوله چند الیه به دلیل ویژگی های منحصر به فرد از قبیل نسبت سطح به حجم باال، پایداری شیمیایی و فیزیکی باال و قابلیت بازیابی آسان با موفقیت زیادی برای فرآیند جذب و حذف رنگ استفاده شده است. پیشرفت های اخیر نشان می دهد بسیاری از مسائل مربوط به کیفیت آب با استفاده از نانوذرات، نانوفیلتراسیون یا دیگر محصوالت حاصل از فناوری نانو می تواند حل و یا بهبود بخشیده شود. نوآوری در زمینه توسعه فن آوری های جدید برای شیرین نمودن آب از مهمترین این فن آوری ها محسوب می شود.
به تازگی یک فن آوری حامل مغناطیسی بر پایه ی مواد مغناطیسی به وسیله پژوهشگران گزارش شده است .]3@ جاذب مغناطیسی به آسانی از طریق یک میدان مغناطیسی خارجی از محلول جدا می شود اگر چه این جاذب های مغناطیسی باعث باز یافت آسان آنها از محلول با یک آهن ربا می شود، ظرفیت جذب به نسبت هنوز پایین است که دلیل آن نبودن یا کمیابی گروههای عاملی شیمیایی روی سطح جاذب است. بروموکروزول سبز یک رنگ از خانواده تری فنیل متان هاست که به عنوان شناساگر pH و رنگ ردیاب در الکتروفورز ژل آگاروز DNA مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین در صنایع نساجی مخصوصا منسوجات از جنس کتان و پنبه به عنوان عامل رنگ کننده استفاده می شود. رنگ بروموکروزول سبز بسته به pH محیط می تواند از قهوه ای روشن تا سبز تیره تغییر پیدا کند.]4[
.2 مواد و روشها
تمامی مواد شامل سدیم هیدروکسید، اسیدکلریدریک و بروموکروزول سبز با خلوص تجزیه ای از شرکت مرک تهیه شدند. سنتز نانوکامپوزیت آهن/ کربن مطابق با آنچه قبال گزارش شده بود، انجام شدpH .>@ محلول ها توسط HCl یا NaOH و با استفاده از دستگاه pH مترMettler Toledo تنظیم شد. همچنین از دستگاه طیف سنج مرئی- فرابنفش Hach-DR5000 جهت بررسی طیف جذبی استفاده شد. برای مطالعات جذبی به مقدار 10 میلی لیتر از محلول حاوی 0/2 mg mL-1 بروموکروزول سبز در pH مناسب، مقدار 50 میلی گرم نانوکامپوزیت به عنوان جاذب اضافه شد. سپس طیف جذبی در ناحیه 350 تا 750 نانومتر گرفته شد.
.3نتایج و بحث
یکی از راهکارهایی که برای حذف آالینده های رنگی استفاده می شود استفاده از جاذب هاست. در این پژوهش برای اولین بار از نانو کمپلکس مغناطیسی آهن- کربن به عنوان جاذب برای حذف بروموکروزول سبز استفاده شده است. پس از سنتز و مشخصه یابی نانوکامپوزیت، در ابتدا پارامترهای تاثیرگذار بر عملکرد جاذب بررسی شده و سپس ایزوترم های جذب بررسی شده تا مکانیسم جذب مشخص شود.
pH محلول یک فاکتور کنترلکننده مهم در فرآیند جذب سطحی میباشد. pH محلول هم شیمی آب و هم سایتهای پیوند سطح جاذب را تحت تأثیر قرار می دهد. بنابراین در مرحله اول تاثیرpH محلول بر فرآیند جذب مورد بررسی قرار گرفت. پس از افزایش 50 میلی گرم از جاذب به محلول 0/2 میلی گرم برلیتر بروموکروزول سبز در pH های مختلف درصد حذف بدست آمد. درصد حذف بروموکروزول سبز توسط جاذب در pHهای مختلف در شکل -1الف آورده شده است. همان گونه که مشخص است در pH برابر 5 بیشترین درصد حذف دیده شد. بنابراین در ادامه کار pH برابر 5 به عنوان بهینه انتخاب شد.
مقدار جاذب و میزان سطح فعال آن بر روی کارایی و میزان حذف رنگ تأثیر به سزایی دارد. مطالعهی اثر مقدار جاذبها بر روی درصد حذف رنگ در شکل -1ب نشان داده شده است. برای انجام این کار مقادیر وزنی مختلف از جاذب در تماس با 0/2 میلیگرم بر لیتر از محلول بروموکروزول سبز قرار داده شده است. همان طور که مشاهده میگردد وقتی مقدار جاذب از 3 میلی گرم به 50 میلی گرم افزایش مییابد درصد حذف بروموکروزول سبز افزایش مییابد. مقدار جاذب به طور مستقیم روی ظرفیت جذب اثر میگذارد. هنگامی که مقدار جاذب زیاد میشود، جایگاههای فعال بیشتری برای جذب شونده وجود دارد. بنابراین با افزایش وزن جاذب، درصد حذف بروموکروزول سبز به وسیلهی جاذب مورد مطالعه، بیشترخواهد شد.
