بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق جذب یک رنگ آنیونی از دسته رنگهای آزو بهنام کالکون برروینانو ذرات مغناطیسی مگهمایت - - Fe2O3 - و واجذب آنازمحیط آبی مورد بررسی قرار گرفت.نانوذرات مگهمایت با استفاده از روش همرسوبی تهیه شده و اندازه و خواص آنها با استفاده ازطیف IR، XRDو عکسهای SEMمورد بررسی قرارگرفت و حدود 17نانومتر تخمین زده شد.در ادامه امکان استفاده از این نانوذرات برای حذف رنگ کالکون با 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 کالکون برروی نانوذرات مگهمایت طی مدت زمان20دقیقه به تعادل میرسدوبا افزایش حجم، pHو غلظت، میزان جذب کاهشمی یابد و با افزایش مقدار جاذب و مدت زمان تماس، جذب افزایش مییابد.
بنابراین برای محلول شبیه سازی شده با غلظت20 میلیگرم برلیتر، شرایط0/02گرم نانو ذره،مدت زمان همزدن20دقیقه وpH=3 شرایط بهینه در نظر گرفته شد،در این شرایط بیشترین میزان جذب وجوددارد. همچنین ظرفیتجاذب بامدلهای ایزوترم جذبی لانگمویر و فرندلیچ مورد ارزیابی قرار گرفت و مشخص شد جذب رنگ کالکون با نانوذرات مگهمایت از مدلجذبی لانگمویر پیروی میکند، ظرفیتجذب برای این رنگ 359/28میلیگرم برگرم بدست آمد.برای احیای جاذب نیز از سود سوزآور استفاده شد. بررسی نتایج حاصل ازاین تحقیق نشان داد که نانوذرات مغناطیسی مگهمایت، از توانایی مطلوبی در حذف رنگ کالکون از محلولهای آبی و پسابهای حاوی این رنگ برخوردار هستند.
واژه های کلیدی: نانو ذرات مغناطیسی مگهمایت، جذب سطحی، حذف، رنگ ،کالکون
-1 مقدمه
رنگها ترکیبات آلی آروماتیکی هستند که نور را درطولموج - 350-700nmناحیهی نورمرئی - جذب میکنند. براساس ساختار شیمیایی یا کروموفور، رنگها به 30-20 گروه تقسیم میشوندکه مهمترین آنها آزو، آنتراکینونی، فتالوسیانین و تریفنیلمتان، هست .[Ason Santos AB, 2007, 2369-85] درحال حاضرحدود 100هزار نوع رنگ مختلف در سراسر دنیا تولید میشود که میزان تولید سالانه آن حدود 700هزار تن میباشد.[Yahya S,2008,16-23& DU WL,2008, 152-56] از بین رنگهای موجود، رنگهای آزو بیشترین سهم - - %70 را دارند.>Dele W,1998,323-35]رنگهای آزو در سال 1862، توسط گریس کشف شدند. مشخصترین ویژگی این رنگها داشتن یک یا چند گروه آزو--N=Nاست که بین دو قسمت آلی رنگ بهعنوان پل عمل میکنند که حداقل یکی از این گروهها آروماتیک است. رنگهای آزو یکی از آلایندههای پایدار بوده و در نتیجه قابلیت تجزیه آنها بهروشهای مختلف مشکل است.
و بههمان شکل بههمراه پساب تصیفهشده یاتوسط فاضلاب صنایع مختلف به محیطزیست وارد میشوند.[Rabinson T,2002,29-33@ رنگ کالکون یکی از انواع رنگهای آزو بوده به دلیل داشتن حلقه آروماتیکی بسیار دیر در محیط تجزیه میشود، بنایراین یکی از انواع آلایندههای آزویی محسوب میشود.رنگ ها در صنایع مختلف از جمله صنایع نساجی، صنایع چاپ، چوب و کاغذ، دباغی، آرایشی و بهداشتی، غذایی، آبکاری وغیره مصرف می شوند که که پساب تولیدی در این صنایع حاوی غلظتهای مختلفی از رنگ است.از بین این صنایع، صنعت نساجی بیشترین مصرفرنگرا دارد[Gupt VK,2007,87-96& Shi B,2007,567-74] و حجم زیادی فاضلاب باغلظت بالای رنگ درگسترهی 10-200میلیگرم بر لیتر تولید میکند. براوردها نشان میدهد%15-20 رنگ مصرفی در این صنایع وارد فاضلاب میشود.[O,NeillC,1999,1009-18]
رنگ ها به ویژه رنگ های آزو بهدلیل 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]از بین روش ها، متداول ترین روش حذف رنگ، جذب سطحی است. فرایند جذب سطحی نسبت به سایر فناوری های تصفیه پساب به دلیل قیمت پایین تر، طراحی راحت تر، دسترسی بیشتر و توانایی تصفیه رنگ ها در غلظت های بالاتر دارای مزایای عمده می باشند.[Dias M,2007,833-46]
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 کالکون 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 571نانومتردنبال 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 کالکون 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.
-2 بخش تجربی
-1-2مواد
جاذب: در این پژوهش از نانو ذره مغناطیسی مگهمایت - - - Fe2O3 به عنوان جاذب مورد استفاده قرار گرفت نانوذرات مورد استفاده با روش گزارش شده کاهش- همرسوبی و سپس اکسایش با هوادهی تهیه شدند.که اندازه نانوذرات تهیه شده با استفاده از دستگاه SEMدرحدود 37نانومترنشانداده شدوهمچنین بر طبق معادله شرر اندازه کریستالی ذرات از روی XRD حدود 17nmمحاسبه شد. لازم به ذکراست که اندازه کریستالی ذرات محاسبه شده از این طریق کمتر از اندازه ذرات در تصویر SEM بدست می آیند که باتجمع چند ذره کریستالی نانو ذرات توجیه می شود.جهت خلوص و شناسایی فاز اکسید آهن تولید شده آنالیز FT-IR بر روی نمونه انجام شدنتایج حاصل از طیف FT-IR هیچ اثری از وجود ناخالصی را نشان نداد. که نشان از سنتز نانو پودر مگهمایت خالص را دارد.رنگ:رنگ مورد استفاده در این تحقیق یک رنگ آنیونی از دسته رنگ های آزو به نام کالکون می باشد که توسط شرکت مرک آلمان تولید شده است. فرمول مولکولی این رنگ به صورت - C20H13N2NaO5S - بوده و دارای جرم مولکولی 416/39گرم بر مول می باشدکه
