بخشی از مقاله
چکیده
رنگ ها از جمله مهمترین آلاینده های موجود در فاضلاب صنایع نساجی و رنگرزی هستند. این ترکیباتغالباً سمی، جهش زا و غیر قابل تجزیه بیولوژیک می باشند. در مطالعه حاضر که یک مطالعه ی آزمایشگاهی است با هدف بررسی کارایی نانورس مونت موریلونیت در حذف رنگ اسید بلو از نمونه های آبی انجام شده است. اثر پارامترهای عملیاتی مختلف شامل غلظت اولیه رنگ، زمان تماس، دوز جاذب و pH مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج مطالعه حاضر نشان داد که مونت موریلونیت قادر به حذف بیش از 95 درصد اسید بلو از نمونه های آبی با غلظت های اولیه مختلف در pH اولیه 4/5 بود. همچنین داده های تعادل با مدل های ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ تطبیق داده شد. که حاصل امر نشانگر تطابق بهتر داده های حاصل از مطالعه حاضر با مدل همدمای فروندلیچ - R2 0/9964 - نسبت به مدل همدمای جذب لانگمویر - - R2 0/9664 می باشد. در پایان چنین نتیجه گیری می شود که جاذب نانورس توانایی مطلوبی در حذف رنگ اسید بلو از محلول های آبی و فاضلاب های صنعت نساجی برخوردار است.
واژه های کلیدی: اسید بلو، جذب سطحی، جاذب طبیعی، نانورس
مقدمه
صنایع نساجی یکی از بزرگترین مصرف کنندگان آب و تولیدکنندگان مقادیر قابل توجهی پساب می باشند. این پساب ها حاوی مقادیر قابل توجهی پساب رنگی با کمیت و کیفیت شیمیایی متفاوت می باشند - کوتو، . - 2009 صنایع نساجی در زمینه تنوع تولید در مواد اولیه مصرفی و میزان بار آلودگی از صنایع شاخص محسوب می شوند - وو، . - 2009 میزان تولید رنگ در جهان در حدود 700 هزار تا یک میلیون تن تخمین زده می شود - محمودی و همکاران، 2006؛ حامد و احمد، - 2009 که در صنایع متعدد نظیر تولید مواد آرایشی، چرم، کاغذ و صنایع نساجی مصرف می شود - مصطفوی و همکاران، . - 2009با تخلیه ترکیبات رنگی در آب های پذیرنده میزان اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی - BOD - آب نیز افزایش می یابد.
رنگ ها همچنین سبب ممانعت از انتقال کامل نور به داخل آب شده و در نتیجه موجب کاهش عمل فتوسنتز متعاقب آن کاهش اکسیژن محلول در آب می گردند. علاوه بر آن اکثر رنگ های مصرفی صنایع نساجی منشأ آلی داشته و عمدتاً از نمک های دی آزو - Diazo - ، فتالوسیانین - CyaninePhethalo - و آنتراکینون ها - Anthroquinone - که دارای حلقه بنزن است، تهیه می شود که می توان سمی و سرطان زا باشد - خطایی و همکاران، . - 2009 بنابراین حذف رنگ از این گونه پساب ها ضرورت خاصی دارد. با توسعه و گسترش صنایع تولید رنگ های نساجی، رنگ های جدیدی وارد بازار می شوند که خواص رنگرزی بهتری دارند. بهبود کیفیت رنگ ها، ناشی از پایداری ساختارهای مواد رنگزای مورد استفاده است و سبب مقاوم شدن آن ها در برابر تجزیه بیولوژیکی و شیمیایی می گردد - سلکاک و بکبولت، . - 2008
اکثر رنگ های مورد استفاده صنایع نساجی به دلیل ایجاد کمپلکس های قوی، غیر قابل تجزیه بیولوژیکی بوده و فرآیندهای تصفیه متداول فاضلاب مانند انعقاد و لخته سازی، ترسیب شیمیایی روش مؤثری برای حذف آن هامحسوب نمی گردد. هم چنین این روش ها معمولاً تولید مقادیر قابل توجهی لجن می نماید که مشکلات زیست محیطی دیگری را به دنبال داشته و در غلظت های کم، سینتیک واکنش کند بوده و میزان غلظت باقی مانده رنگ هنگام تخلیه خیلی بیشتر از حد مجاز خواهد بود - کی و همکاران، . - 2008تحقیقات زیادی برای کاربرد و استفاده از روش های ساده قابل کاربرد و کم هزینه صورت گرفته است. به طور کلی جذب سطحی فرآیند تجمع مواد در فصل مشترک بین دو فاز است - ملیک، 2004؛ ال دگ و همکاران، . - 2008
کربن فعال به دلیل ویژگی های مثبت متعدد از جمله سطح ویژه و ظرفیت جذب بالا، شرایط فیزیکی و کارآیی مناسب، یکی از پر مصرف ترین مواد در حذف آلاینده های آلی به خصوص رنگ ها از فاضلاب صنایع به حساب می آید - اندورایی و همکاران، . - 2002 کاربرد جاذب کربن فعال به دلیل هزینه های بالا مربوط به تهیه و احیاء آن با محدودیت روبرو شدهاست. اخیراً خاک رس به عنوان جایگزینی کم هزینه با بازسازی و احیاء آسان به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. در میان انواع بسیاری از مواد معدنی، خاک رس مونت موریلونیت به دلیل سطح ویژه و ظرفیت تبادل کاتیونی بالا اغلب در حذف رنگ های آلی بکار گرفته می شود - شاوابک و تاتانجی، 2003؛ نیومن و همکاران، 2002، گمی و همکاران، . - 2002 در این مطالعه، تأثیر جاذب نانورس مونتموریلونیت به عنوان یک جاذب طبیعی و ارزان قیمت در حذف رنگ اسید بلو از محیط های آبی آزمایش شد. همچنین پارامترهایی همانند pH اولیه، مقدار دوز جاذب، زمان تماس، سرعت هم زدن و غلظت اولیه رنگ مورد ارزیابی گرفت.
مواد شیمیایی و وسایل
در این تحقیق رنگ اسید بلو، نانورس مونت موریلونیت، سود، اسید سولفوریک و دستگاه های pH متر مدل ساختHORIBA ژاپن و اسپکترو فوتومتر Uv-Visible ، مدل لامبدا 35 ساخت پرکین المر آمریکا بکار گرفته شد. مواد مورد استفاده دارای خلوص تجزیه ای بالا بودند و از آب دو بار تقطیر برای تهیه محلول ها استفاده شد.
روش تحقیق
برای تهیه محلول استوک رنگ اسید بلو - AB - با غلظت 0/5 - 1000 mg/L - گرم از رنگ در آب مقطر با حجم 500 میلی لیتر حل و به حجم رسانده شد و برای رسیدن به غلظت های مورد نظر رقیق گردید. برای فرایند جذب رنگ از ارلن مایر 100 میلی لیتر استفاده شد. در هر بار آزمایش جذب، حجم مشخصی از محلول اسید بلو با غلظت معین به داخل ارلن اضافه شد و شرایط مورد نظر تنظیم و دوز خاصی از جاذب به آن اضافه شد. به عنوان نمونه برای به دست آوردن زمان تماس بهینه، ابتدا محلول 20 میلی گرم بر لیتر از طریق رقیق سازی محلول استوک اسید بلو ساخته شد و در ارلن 100 میلی لیتری ریخته شد. سپس مقدار 0/1گرم جاذب 2 - گرم بر لیتر - به ارلن ها اضافه شد و تمام محلول ها به pH = 4/5 رسانده شد. پس از آن بر روی شیکر با دور 100 rpm در زمان های مختلف مخلوط شد. محلول کنار جاذب به مدت 35 دقیقه سانتریفوژ شد. تمام مراحل آزمایش برای تعیین pH، دوز جاذب، زمان تماس، سرعت هم زدن و غلظت بهینه رنگ تکرار شد.
آنالیز نمونه ها
جذب نمونه های به دست آمده با دستگاه اسپکتروفتومتری تعیین گردید و با توجه به نتایج بدست آمده طول ماکزیمم رنگ - max - برابر با 601 نانومتر حاصل شد. تغییرات pH در محیط های اسیدی و بازی تأثیری در مقدار max رنگ نداشت، از این رواندازه گیری جذب تمام نمونه ها در همین max انجام گرفت. رابطه بین غلظت رنگ - C - برحسب mg/L و میزان جذب آن - A - با استفاده از چند نمونه حاوی غلظت های مشخصی از رنگ تعیین شد. درصد خروج - R - با استفاده از معادله - 1 - محاسبه گردید: C وCe که در آن به ترتیب غلظت اولیه رنگ و غلظت تعادلی بعد از قرار گرفتن در کنار جاذب - mg/L - می باشند.
نتایج
