بخشی از مقاله
چکیده
یکی از عمده ترین آلاینده های محیط زیست که در پساب صنایع مختلف از جمله نساجی وجود دارند رنگها می باشند که برای انسان و محیط زیست آلودگی ایجاد می کنند. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر نانو ذرات پرووسکیت La0.9Sr0.1FeO3 به عنوان جاذب برکارایی حذف رنگ برمو کروزول سبز از محلول آبی است. این تحقیق در مقیاس آزمایشگاهی انجام گردید .متغیر های زمان تماس ، دوز جاذب ، pH و غلظت رنگ مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان دادکه کارایی حذف رنگ با افزایش pH و غلظت اولیه رنگ کاهش و با افزایش زمان تماس و دوز جاذب افزایش می یابد . همچنین نتایج نشان دادکه جذب سطحی رنگ از ایزوترم فرندولیچ و سنتیک شبه مرتبه دوم پیروی کرد .
واژهای کلیدی : حذف رنگ ، برمو کروزول سبز ، جذب سطحی ، نانو ذرات
- 1 مقدمه
معمولا رنگ ها یک منشا سنتزی و ساختارهای مولکولی پیچیده و معطری دارند که این خصوصیت باعث استحکام آنها می شود و این ، بازیافت و تجزیه آنها را مشکل می کند . امروزه بیش از 10000 نوع رنگبه گونه تجاری در دسترس است[1 ] از رنگ ها در منسوجات ، کاغذ ،لاستیک،پلاستیک،چرم،ُمواد آرایشی و صنعت داروسازی و غذایی بسیار استفاده می شود. رنگ برمو کروزول سبز از خانواده تری فنیل متان میباشدکه جزء دسته رنگ های آنیونی است . این رنگ به عنوان شناساگر pH در آزمایشات مختلفخصوصاً آزمایشات مربوط به تعیین میزان نیتروژن در نمونه های گوناگون مورد استفاده قرار می گیرد.
همچنین به عنوان رنگ ردیاب سلولی در آزمایشات بیولوژیکی DNA کاربرد دارد. ولی کاربرد اصلی آن به عنوان رنگ در بافت پارچه های پنبه ای و کتانی می باشد[ 2]تاکنون از فرایندهای متعددی مانند ترسیب، انعقاد شیمیایی،تبادل یونی، جذب سطحی ،اکسیداسیون شیمیایی، فرایندهای غشایی مانند نانوفیلتراسیون واسمز معکوس و فرایند تجزیه بیولوژیکی برای حذف رنگ استفاده شده است. [ 3 ] از میان فرآیند های مورد استفاده در حذف رنگ ، فرآیند جذب سطحی از نظر هزینه اولیه ، سادگی طراحی ، بهره برداری آسان و حساس نبودن نسبت به مواد سمی ، مقبولیت زیادی دارد [ 4 ].
-2 روش تحقیق
جاذب مورد استفاده دراین تحقیق نانو ذرات La0.9Sr0.1FeO3 است که طی مراحل متعددی از محلول یونهای فلزی و هیدروکسیدسدیم به روش هیدروترمال در دمای 220درجه سانتی گراد با pH =2 تهیه شد . رنگی که دراین تحقیق ازآن استفاده شد رنگ برمو کروزول سبز 2 - و – 6 دی برمو 3 - - 7 ] 4 – و - - 5 دی برمو - – 4 هیدروکسی- -2 مقیل فنیل 9 – ، -9 دی اکسو- -8 الکسا – 6 9 – تیا بی سیکلو [0.3.4 ] نونا - 1،3،– 5 ترین – 7 – ایل3 [ متیل – فنل، با فرمول مولکولی C12H14Br4O5S و جرم مولکولی 698/01 گرم برمول می باشد.ساختار مولکولی آن در شکل - 1 - آورده شده است . برای ساخت محلول برموکروزول سبز 100 میلی گرم بر لیتر، 0/05 گرم از پودر جامد برموکروزول سبز وزن شد، در بال ژوژه 500 میلی لیتری ریخته شد و با آب مقطر به حجم رسانده شد.
کلیه محلول ها مورد استفاده در حذف رنگ از رقیق سازی محلول مادر تهیه شده است. بررسی اثر زمان تماس و دوز جاذب:در این مرحله 125 میلی لیتر از محلول مادر - رنگ - برداشته شد و در بالن ژوژه 250 میلی لیتری ریخته شد. سپس در pH=2 تنظیم گردید و با آب مقطر به حجم رسانده شد. بعد 10 میلی لیتر از محلول برداشته و در بشر 100 میلی لیتری ریخته شد. سپس مقدار 0/005 گرم از جاذب به همراه مگنت در آن قرار داده شد و بشر بر روی همزن قرار داده می شود این عمل برای زمان های 2 تا 30 دقیق انجام گرفت. سپس هر محلول بعد از اتمام زمان مورد نظر درون لوله آزمایش ریخته شد و به مدت 5 دقیقه با سرعت 2000 درون دستگاه سانتریفیوژ قرار داده شد تا ذرات معلق کاملا ته نشین شوند، مایع رویی درون ظرف نمونه ریخته شد و به وسیله دستگاه UV-ViS از آن جذب گرفته شدبرای مقادیر 0/01و0/02 نیز به همین ترتیب عمل شد.
بررسی اثر : pH در این مرحله محلول های 50 میلی گرم بر لیتر با pH های 13،11،9،7،5،3،2،1 آماده شد. به این ترتیب که 25 میلی لیتر از محلول مادر - رنگ - برداشته و در بالن ژوژه 50 میلی لیتری ریخته شد و در pH های مورد نظرتنظیم گردید سپس با آب مقطر به حجم رسانده شد.. بعددرون بشر 100 میلی لیتری، 0/01 گرم از پودر جاذب ریخته شد، یک مگنت درون بشر قرار داده شد، 10 میلی لیتر از محلول رنگی pH دار به آن اضافه شد سپس به مدت 30 دقیقه بر روی همزن قرار داده شد بعد از اتمام این زمان، محلول درون لوله آزمایش ریخته شد و به مدت 5 دقیقه با سرعت 2000 درون سانتریفیوژ قرار داده شد تا ذرات معلق ته نشین شوند، مایع رویی جدا شود و درون ظرف نمونه ریخته شود، این عمل برای همه ی محلول ها با pH های مختلف که آماده شده اند، انجام می شود و در نهایت از آنها به وسیله دستگاه UV-ViS جذب گرفته شد.
بررسی اثر غلظت رنگ: در این مرحله محلولهایی از رنگ با غلظتهای 300،250، 200، 150،100،50 میلی گرم بر لیتر با pH=2 درون بالن ژوژه های 50 میلی لیتری تهیه شد. به این صورت که برای غلظت های 300،250،200،150،100 به ترتیب مقادیر0/015 ، 0/0125 ، 0/01 ، 0/0075 ، 0/005 گرم وزن شد و درون بالن ژوژه های 50 میلی لیتری ریخته شد و در pH=2 تنظیم گردید و با آب مقطر به حجم رسانده شد. سپس مقدار 0/01 گرم از جاذب به همراه 10 میلی لیتر از محلول رنگ تهیه شده، به مدت 30دقیقه روی همزن قرار داده شد بعد از اتمام زمان مورد نظر محلول درون لوله آزمایش ریخته شد، به مدت 5 دقیقه با سرعت 2000 درون دستگاه سانتریفیوژ قرار داده شد تا مواد معلق ته نشین شوند و مایع رویی جدا شود و درون ظرف نمونه ریخته شود و در نهایت از آن جذب گرفته شود. همه مراحل برای محلول های رنگی با غلظت های 300،250،200،150،100،50 میلی گرم بر لیتر انجام شدو جذبشان گرفته شد.برای اندازه گیری pH از دستگاه pH مترمدل HORIBA, F-11 وبرای اندازه گیری جذب رنگ از دستگاه UV-Vis مدل PerkinElmerLambda35 استفاده شد.
-3نتایج
-1-3 اثر زمان تماس و مقدار جاذب
برای مطالعه تأثیر زمان و مقدار جاذب بر روی جذب برموکروزول سبز توسط نانو ذرات La 0.9 Sr0.1 FeO3 غلظت اولیه رنگ 50 ppm و pH=2 انتخاب شدند. نتایج نشان می دهند که با افزایش زمان تماس و دوز جاذب درصد حذف رنگ افزایش می یابد. این بازده با مقدار جاذب 0/005 گرم از 90/44 %در دومین دقیقه به 94/62 %بعد از 30 دقیقه افزایش یافته است.این بازده با افزایش مقدار جاذب به0/01 گرم از %94/78 در دومین دقیقه به %97/22 بعد از 30 دقیقه افزایش یافته است. بازده برای مقدار جاذب 0/02 گرم نیز افزایش یافته است - نمودار - - 1 - این روند افزایشی را می توان به دردسترس بودن تعداد بیشتر مکان های جذبی برای مولکول های رنگ با افزایش مقدار جاذب، نسبت داد.با توجه به نتایج موجود دوز جاذب 0/01 گرم و زمان تماس 30 دقیقه به عنوان مقادیر بهینه مشخص شد.
