بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش به بررسی جذب رنگ نیگروسین برروینانو ذرات مغناطیسی مگهمایت - - Fe2O 3 - و واجذب آن ازمحیط آبی پرداخته شده است تاثیر پارامترهای مختلفی از قبیل غلظت، جرم جاذب، زمانتماس، حجم محلول وpH بر میزان حذف این رنگ مورد بررسی قرارگرفت.نتایج نشان داد واکنش جذب رنگ نیگروسین برروی نانوذرات مگهمایت طی مدت زمان20دقیقه به تعادل میرسدوبا افزایش حجم، pHو غلظت، میزان جذب کاهش می یابد و با افزایش مقدار جاذب و مدت زمان تماس، جذب افزایش مییابد. بنابراین شرایط0/025 گرم نانو ذره،مدت زمان همزدن20دقیقه وpH=3 به عنوان شرایط بهینه در نظر گرفته شد،در این شرایط بیشترین میزان جذب وجوددارد. همچنین ظرفیتجاذب بامدلهای ایزوترمجذبی لانگمویر و فرندلیچ مورد ارزیابی قرار گرفت و مشخص شد جذب رنگ نیگروسین با نانوذرات مگهمایت از مدلجذبی لانگمویر پیروی میکند،ظرفیتجذب برای این رنگ 196/07میلیگرم برگرم بدست آمد. بررسی نتایج حاصل ازاین پژوهش نشان داد که نانوذرات مغناطیسی مگهمایت، از توانایی بالایی در حذف رنگ نیگروسین از محلولهای آبی و پسابهای حاوی این رنگ برخوردار هستند.
واژه های کلیدی: نیگروسین، جذب سطحی، نانو ذرات مغناطیسی مگهمایت، حذف، رنگ
-1 مقدمه
یکی از عمده ترین صنایع آلاینده محیط زیست پسابهای صنعتی میباشد. صنایع نساجی ورنگرزی یکی از صنایع مهم و پایه بوده و یکی از شاخصههای توسعه هرکشوری محسوب میشود. علاوه بر صنایع نساجی و رنگرزی؛ سایر صنایع از قبیل صنایع تولید مواد آرایشی، چرمسازی،داروسازی، کاغذسازی وکارخانههای تولید رنگ نیز پسابهای رنگی تولید میکنند. تخمینزده شده است که سالانه درحدود 109 کیلوگرم رنگ در سراسر جهان تولید میشود.[Andre B2007, 2369-2385] ترکیبات آزو بزرگترین گروه رنگزاهای آلی سنتزی را تشکیل میدهند. در نمایه رنگزاها ؛ بیش از 2000 ترکیب آزو قید شده استR. M. Christie, 2001, ].[206-18
حساسیت شغلی به رنگزاهای آزو از سال 1930 میلادی دربین کارگران صنعت نساجی مشاهده شده است. اولین مشاهدات بهصورت بروز اگزمای شغلی در %20 کارگران رنگرز پنبه با رنگزای آزوی قرمز بودA. Ancona1982, 220-1& A .K. Bajaj,1998, ] .[189-93در سال های اخیر، صنایع، تحت فشار شدید مسئولین و افکارعمومی اجتماع قراردارند تا پسابهای خود را قبل ازتخلیه به محیطهای طبیعی، بهنحو مطلوبی تصفیه نمایند. از اینرو یافتن روشهای مؤثر تصفیه امری ضروری و اجتناب ناپذیر است.[N. M. Mahmoodi,2007,1-6]به همین دلیل استانداردهای بین المللی زیست محیطی - ایزو 14000، - 1996 در مورد تخلیه پسابهای رنگی از نظر قانونی بسیار، شدیدتر و سختتر شده است.[ F. Caliman,2007, 265-273 ]
رنگها در فاضلاب صنایع تحت شرایط تغییرات شیمیایی و بیولوژیکی اکسیژن منابع آبی را مصرف نموده و به علت سمیتشان زندگی آبزیان را به خطر میاندازندM. N. Ahmed, 1992, 79-] .[85 رنگ ها به ویژه رنگهای آزو به دلیل ساختار پیچیده، ترکیبات سمی مقاوم به تجزیهی بیولوژیکی، دارای پتانسیل سرطانزایی [Y,Liu,2005,11-18 & Ge, Jiantuan,2004,133-140]، مقاوم به تجزیه شیمیایی، در ورود به محیط بهویژه آبهای پذیرنده باعث به هم زدن اکوسیستم و حیات موجودات آبزی و آلوده کردن آنها میشوند. بنابراین برای جلوگیری از مخاطرات بهداشتی و زیست محیطی، رنگ موجود در پساب تولیدی در این صنایع باید قبل از تخلیه به محیط حذف شوند..[E,Forgacs,2004,953-71 & S,Papic S,2004,293-300]
کاربرد مواد رنگزا بهعلت توسعه صنعتی و تقاضای روزافزون در حال افزایش است. امروزه حدود 10 هزار ماده رنگزا و رنگدانه در صنایع مختلف استفاده میگردد که تولید سالانه آنها بالغ بر 7×105 تن بوده و حدود%50 از آنها رنگهای آزو میباشند .[C. Zhu, 2000 303-309] تخمین زده شده است که 1تا %15 مواد رنگزا در طی فرآیندهای رنگرزی و پرداخت، از بین میرود و بهصورت پساب وارد محیطزیست میشوند بنابراین، لزوم حذف این آلایندهها ضروری بهنظر میرسدS.V. Mohan, 2002, 575-] .[582کارآمدترین روش، جهت حذف رنگهای سنتتیک ازپسابهای صنعتی، فرایند جذب میباشد؛ زیرا ترکیبات رنگی موجود در فاضلاب، به سادگی به فاز جامد منتقل میشود؛ ازطرفی، ماده جاذب مورداستفاده میتواندمجدداً احیا شده و درفرایند جذب، مورد استفاده قرار گیرد و یا اینکه پس از استفاده، درمحلی خشک بدون تماس مستقیم با محیط، نگهداری شود.
همچنین ثابت شده است که فرایند جذب به دلیل هزینه سرمایه گذاری حداقل، سهولت طراحی وبهرهبرداری و عدم حساسیت به ترکیبات سمی، یک راهکارتصفیه مطمئن میباشد .[P.K .Malik , 2004, 81-8 ]در این تحقیق، یک روش جدید، حساس و ساده استخراج فاز جامد با استفاده از نانو ذرات مغناطیسی اکسید آهن - مگهمایت - -Fe2O3 که به روش هم رسوبی تولید شده بود[Li J,2008,214-220] به عنوان جاذب برای استخراج و پیش تغلیظ رنگ نیگروسین مورد بررسی قرار گرفت. ویژگی های این نانوذرات نظیر نسبت سطح به حجم بالا و استعداد آنها برای تغییر سطح و ویژگی منحصر به فرد مغناطیسی بودن این نانو ذرات برای بازیافت رنگها شرایط بسیار مناسبی را فراهم کرده و مانع از وقت گیر بودن فرآیند حذف میشود، زیرا به راحتی می توان در حضور یک میدان مغناطیسی - مانند آهنربا - جاذب را از محلول جدا کرد.
فرایند جذب بر روی نانو ذرات با اندازهگیری کاهش رنگ به روش اسپکتروفتومتری، در طول موج 580نانومتر دنبال شد. پارامترهای مختلف موثر در جذب بر روی نانو ذرات مگهمایت، نظیر pH، مقدار جاذب، غلظت محلول، زمان و معرف شوینده مورد استفاده در واجذب، مورد بررسی قرار گرفته اند. هم چنین ایزوترم های لانگمویر و فرندلیچ برای ارزیابی داده ها بررسی گردید.بررسی منابع علمی داخلی و خارجی نشان داد که تاکنون از هیچ نوع جاذبی برای حذف رنگ نیگروسین از محلول های آبی استفاده نشده است.در صورت موفقیت این طرح، می توان از این روش برای تصفیه فاضلاب های صنعتی و محلول های آبی حاوی این رنگ استفاده نمود.
-2بخش تجربی
-1-2 مواد
رنگ مورد استفاده در این تحقیق یک رنگ آنیونی از دسته رنگ های آزو به نام نیگروسین می باشد که توسط شرکت مرک آلمان تولید شده است و دارای جرم مولکولی 616/49 گرم بر مول می باشدکه در 25 درجه سانتیگراد در آب محلول بوده و ساختار شیمیایی آن در شکل1 ارائه شده است. حداکثر جذب این رنگزا در طول موج 580 نانومتراست و در این طول موج مقدار جذب تابعpH محلول نمی باشد.تمام آزمایشات با تکان دادن جاذب در 20 میلی لیتر محلول رنگی داخل ارلن 50 میلی لیتری بوسیله لرزاننده با سرعت150rpm انجام شد.غلطت رنگ نهایی در نمونه ها بوسیله دستگاه اسپکتروفتومتر دو پرتوی - Cary - 100 ساخت شرکت Varianآمریکا و سل کوارتز 1 cm در طول موج جذب بیشینه تعیین شد.محلول Blankاستفاده شده درتعیین غلظت رنگ نهایی برای همه ی آزمایش ها در شرایط مشابه تهیه شد و درصد حذف رنگ با استفاده از فرمول - 1 - محاسبه شد.
