بخشی از مقاله
چکیده:
از نانو ذرات گرافیت در این تحقیق به عنوان ماده جاذب استفاده شد . گرافیت طبیعی از معدن همدان تهیه و خردایش آن برای رسیدن به ابعاد نانو به وسیله آسیا ماهوارهای صورت گرفت. از رنگزای کریستال ویولت به عنوان آلاینده آبی استفاده شد. در این آزمایش پارامترهای pH، مقدار جاذب، غلظت و دما به عنوان پارامترهای موثر در فرآیند جذب مورد بررسی قرار گرفتند. درصد حذف رنگزای کریستال ویولت در غلظت ppm 2 و مقدار جاذب 0/6 گرم 95/72 میباشد که این مقدار بیشترین درصد حذف را نشان میدهد. با بررسی ایزوترم و سینتیک جذب این واکنش این نتیجه حاصل شد که واکنش از ایزوترم تمکین و مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم پیروی میکند. همچنین با توجه به مقدار منفی انرژی آزاد گیبس واکنش از نظر ترودینامیکی خودبخودی و گرمازا میباشد.
کلمات کلیدی: کریستال ویولت، نانو ذرات گرافیت، جذب
-1 مقدمه:
با پیشرفت تمدن بشری، توسعه فنآوری و ازدیاد روزافزون جمعیت در حال حاضر دنیا با مشکلی به نام آلودگی روبرو شده است. آلودگی ناشی از انباشته شدن خاک و آب از ترکیبات سمی پایدار مانند مواد شیمیایی، نمکها، فلزات سنگین و مواد رادیواکتیو که عامل ایجاد بیماریهایی است که تاثیرات ناسازگاری بر روی رشد و سلامت جانوران و انسانها دارد .[1] اهمیت حفاظت محیط زیست در جوامع امروزی امری است بدیهی، بدون شک اقدام و اجرای هرگونه برنامه نیاز به دانش کافی و شناخت لازم از محیط زیست و آلایندههای آن دارد .[2] بسیاری از صنایع از قبیل رنگرزیها، نساجی، کاغذ و پلاستیک از زنگزاها برای تولید محصولات خود استفاده میکنند. که مقدار زیادی فاضلابهای رنگی تولید میشود که تاثیر منفی زیادی دارند و باعث آلودگی محیط زیست میشوند .[3] در نتیجه برای رفع این مشکل و جلوگیری از بروز فاجعه طبیعی و انسانی، در ابتدا باید از ورود آلایندهها به محیط زیست جلوگیری کرد و در صورت ورود این آلاینده ها به محیط زیست، باید آنها را با یکی از روشهای مرسوم، ارزان و با بازده بالا - مانند جاذبها، استفاده از فناوری نانو،گیاه پالایی و.... - حذف کرد. برای استفاده از نانو جاذبها انتخاب درست مواد با سمیت کمتر - به عنوان مثال گرافیت - ، تأثیرات شگرفی بر روی محیط زیست بوجود میآورند .[4]
-2 مواد و وسایل:
گرافیت از یک ساختار شش وجهی با اتمهای کربنی که در یک پیکربندی با پیوندهای هیبرید شده sp2 منظم شده-اند، تشکیل شده است .[5] از گرافیت به عنوان الکترودهای کوره، روان کننده، ماده نسوز، قطعات الکتریکی، رنگ-ها، فولادهای پرکربن، انواع چدن، مداد گرافیتی و … استفاده میشود. گرافیت مورد استفاده در این تحقیق از معدن گرافیت همدان تهیه و با آسیای ماهوارهای تا ابعاد نانو خردایش شده است. رنگزای استفاده شده در این تحقیق کریستال ویولت میباشد که ترکیب شیمیایی آن در شکل 1 نشان داده شده است. برای تنظیم pH از اسید هیدروکلریدریک و سود و از همزن مغناطیسی برای هم زدن و تنظیم دما و برای جداسازی ذرات معلق از سانتریفیوژ یونیورسال مدل PIT-320 استفاده شده است. در نهایت برای تعیین مقدار جذب، از اسپکتروفوتومتر Unico UV-2100 استفاده شد که برای کار با این دستگاه باید مقدار max رنگ را داشته باشیم.
-3 بخش تجربی:
-3-1 روش آزمایش:
برای حذف رنگزاها از محلولهای آبی گام نخست آماده سازی یک محلول با غلظت دلخواه از رنگ میباشد. به طور کلی برای آماده سازی محلول ابتدا یک محلول ppm 100 از رنگ درست کرده و سپس غلظتهای مورد نظر را از آن جدا میکنیم. برای حذف رنگ کریستال ویولت یک محلول ppm 10 از این رنگ در 75 سیسی تهیه شد. به این صورت که 7/5 سیسی از محلول مادر - - ppm 100 با پیپت جدا کرده و به حجم 75 سیسی با آب مقطر رساندیم. پارامترهای pH، مقدار جاذب، غلظت و دما به ترتیب در زمانهای مختلف و در دمای آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفتند. در نهایت برای هر پارامتر یک مقدار بهینه بدست آمد که در آن مقدار بیشترین مقدار حذف رنگزا صورت گرفته بود.
-3-1-1 تاثیر pH بر حذف رنگزای کریستال ویولت:
برای رنگ کریستال ویولت در ابتدا pH طبیعی محلولی که تهیه شده بود اندازهگیری شد سپس مقادیر بالاتر و پایین-تر این مقدار مورد بررسی قرار گرفتند. مقدار جذب رنگزا نوسط جاذب در زمانهای مختلف از صفر تا 90 دقیقه ثبت شد. در نتیجه یک مقدار بهینه برای pH بدست آمد که بیشترین درصد حذف در این مقدار بود. برای رنگزای کریستال ویولت که از 0/4 گرم جاذب استفاده شد مقدار pH بهینه 5/9 میباشد که همان pH طبیعی محلول میباشد و در pHهای اسیدیتر و بازیتر مقدار جذب این رنگزا توسط نانوذرات گرافیت مقدار کمتری را نشان داد - شکل . - 2
-3-1-2 تاثیر مقدار جاذب بر حذف رنگزای کریستال ویولت:
پارامتر بعدی تاثیر مقدار جاذب بر حذف رنگزای کریستال ویولت مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی پارامتر مقدار جاذب یک محلول ppm 10 در 75 سیسی و pH بهینه 5/9 که در مرحله اول بدست آمده بود، تهیه شد. مقدار جاذب 0/4 گرم در مرحله اول بدست آمده بود و سه مقدار دیگر از مقدار جاذب در زمانهای مختلف صفر تا 90 دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به شکل 3 بدیهی است که هرچه مقدار جاذب بیشتر شود میزان حذف آلاینده بیشتر میشود. که مقدار 0/6 گرم به عنوان مقدار بهینه ثبت شد.
