بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، از روش ترسیب الکتروشیمیایی برای پوشش یکنواخت الکترود کربنی با یک لایه از نانوذرات کربنی، استفاده شد. الکترودهای اصلاح شده با نانولولههای کربنی و نانوذرات اکسیدگرافن به عنوان الکترودکاتد در رنگبری رنگزای اسید قرمز 14، بهکار گرفته شد. همچنین از نانوذرات اکسیدآهن - Fe3O4 - به عنوان کاتالیست فرآیند فنتون انتخاب شد. اثر پارامترهایی مانند pH وغلظت رنگزا بر روی بازده فرآیند رنگبری الکتروفنتون ناهمگن با استفاده از دو الکترود اصلاح شده با نانولوله کربنی و اکسیدگرافن، بررسی شد.
کلمات کلیدی: پساب، فرآیند اکسیداسیون پیشرفته، رنگبری، الکتروفنتون ناهمگن، اکسید گرافن، نانولوله کربنی.
-1 مقدمه
امروزه آلودگی منابع آب زیرزمینی یکی از مهم ترین معضلات جهانی است. یکی از منابع مهم الودگی رنگهایی است که از طریق صنایع مختلف مانند نساجی، چرم، غذایی، کاغذ، چاپ و داروسازی وارد منابع آبی میشود.]1[ روشهای قدیمی مختلفی از جمله فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی برای تصفیه پسابهای آلوده وجود دارد. روش اکسیداسیون الکتروشیمیایی یکی از روشهای اکسیداسیون پیشرفته - - AOPs است که میتوانند ترکیبات آلی مختلف از جمله رنگزا را تخریب کند. این فرآیند نویدبخش، بر اساس تولید رادیکالهای آزاد مانند • و •2− از طریق انتقال الکترونی در درون محلول الکترولیت و در حضور الکترودها انجام میشود.
برای تولید این رادیکالهای فعال به ایجاد اختلاف پتانسیل بین الکترودها نیاز است. این رادیکالهای ازاد ذرات بسیار فعال و اکسیده کننده هایی بسیار قوی میباشند و دارای پتانسیل اکسیدکنندگی 2/80 ولت هستند .[2]فرآیند الکتروفنتون بر اساس تولید سریع و اسان H2O2 توسط فرایند الکریکی از اکسیژن نامحلول درون محلول و در نتیجه تولید ذرات فعال و تخریب کننده ای مانند رادیکال هیدروکسیل در حضور ذرات آهن، عمل میکند. علیرغم فرآیندهای قدیمی فنتون، فرآیند فنتون ناهمگن از منابع آهن کاتالیستی مختلفی برای غلبه بر نتایج منفی استفاده از آهن محلول مانند محدوده عملیاتی کوچک برای pH، ایجاد لجن آهن در پایان عمیلیات فنتون، استفاده میکند.[3,4]
-2 مواد و روشها
1-2 مواد شیمیایی
تمام مواد از شرکت مرک خریداری شدند.
2-2 سنتز اکسیدگرافن
اکسید گرافن با روش اصلاح شده هامر سنتز شد. به طور خلاصه 3 گرم از پودر گرافیت، درون مخلوطی شامل 360 میلیلیتر اسید سولفوریک - H2SO4 - ، 40 میلیلیتر اسید فسفریک - H3PO4 - و 18 گرم پتاسیم پرمنگنات - KmnO4 - اضافه شد. سپس 3 میلیلیتر از آب اکسیژنه %30 به مخلوط مورد نظردر دمای اتاق اضافه شد و سپس توسط یک صفحه نایلونی فیلتر شد. مواد جامد بهدستآمده ابتدا با 200 میلیلیتر اسیدکلریدریک - HCL - %30 و سپس با اتانول شستوشو داده شد. در نهایت محصول تولید شده با اب دیونیزه دوبار شستوشو داده شد.
2-2 سنتز نانوذرات مغناطیسی - Fe3O4 -
یک روش دوستدار محیط زیست برای تولید نانوذرات مغناطیس، تحت شرایط دمای اتاق و محیط آبی، استفاده شد. الکترود گرافیتی اصلاح شده با نانولولههای کربنی و الکترود آهن به ترتیب به عنوان کاتد و آند در عمیلات سنتز نانوذرات مغناطیس استفاده شدند. نانوذرات مغناطیس با استفاده از ایجاد ولتاژ 25 ولت بین کاتد وآند، تولید شد.
-3 نتایج و بحث
1-3 شناسایی
از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی - - FESEM به منظور تحلیل مورفولوژی سطح - الف - الکترو کربنی - ب - الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسیدگرافن و - ج - الکترود اصلاح شده با نانولولههای کربنی استفاده شد. تصاویر الکترونی به دست آمده نشان دهنده آن است که نانوذران اکسیدگرافن و نانولولههای کربنی بروی الکترود کربنی ترسیب داده شدهاند.برای شناسایی نانوذرات مغناطیس از دستگاه VSM استفاده شد. از این دستگاه به منظور به دست آوردن خواص مغناطیسی نانوذرات Fe3O4 استفاده شد. همچنین از تصاویر الکترونی برای تایید ذرات کروی Fe3O4 با میانگین قطر 45 نانومتر و خواص فرومغناطیس استفاده شد.
2-3 اثر پارامترهای تاثیرگذار
آزمایشات مربوط به رنگبری اسید قرمز14 در شرایط بهینه زیر انجام شد:
3-3 اثر غلظت اولیه رنگزا
از غلظتهای اولیه متفاوت رنگزای اسیدقرمز - mg/L 100-25 - 14 در فرآیند الکتروفنتون استفاده شد. بازده فرآیند از %99 به % 81 کاهش یافت، هنگامیکه غلظت رنگزا از 25 به mg/L 100 افزایش یافت. این به این دلیل است که در غلظتهای بالای
