بخشی از مقاله
چکیده
فنل و ترکیبات فنلی به عنوان آلوده کننده هاي محیط زیست هستند، حذف فنل از خروجی آب صنایع داراي اهمیت بسیار زیادي براي حفظ محیط زیست می باشد. در این تحقیق جذب سطحی فنل روي کربن فعال پوشیده شده با نانو ذرات مغناطیسی در غلظت هاي اولیه مختلف در محدوده 50 تا 300 میلی گرم در لیتر در زمان هاي تماس بین 10 تا 60 دقیقه و همچنین میزان جاذب در محدوده 0/5 تا 3 گرم در لیتر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهد که pH بهینه pH =11 است، زمان تماس لازم براي زسیدن به تعادل 30 دقیقه می باشد و در بررسی سینتیک جذب داده هاي تجربی به خوبی با معادله جنبشی شبه درجه دو ترمودینامیکی برازش داده شد. نتایج نشان می دهد که کربن فعال پوشیده شده با نانو ذرات مغناطیسی اکسید آهن گزینه مناسبی است تا به عنوان جاذب براي جذب فنل در محلول هاي آبی مورد استفاده قرار گیرد.
-1مقدمه
فنل - هیدروکسی بنزن - از مشتقات زغال سنگ است که در سال 1834 کشف شد. بطور طبیعی فنل بوسیله قطران زغال سنگ بدست می آید. فنل و ترکیبات فنلی بعنوان آلوده کننده هاي محیط زیست هستند، چراکه فنل یکی از مواد شیمیایی است که در لیست آلاینده هاي سمی قرار دارد. حذف فنل از پساب صنایع داراي اهمیت عمده اي براي حفظ محیط زیست می باشد. در واقع این ماده و مشتقات آن در صنایع متعددي چون پتروشیمی، معادن و سموم دفع آفات کاربرد دارد که از طریق دفع غیربهداشتی فاضلاب این صنایع منجر به آلودگی محیط زیست و بخصوص منابع آبی می شود.[3-1]
سازمان جهانی بهداشت توصیه کرده است غلظت فنل در منابع آب ورودي به تصفیه خانه متعارف آب براي استفاده جوامع انسانی کمتر از 2 میکروگرم در لیتر باشد. طبق استاندارد سازمان حفاظت زیست آمریکا میزان مجاز فنل در منابع آب جوامع انسانی و آب مورد استفاده براي پرورش ماهی به ترتیب و 2/6 میلی گرم در لیتر است و براساس استاندارد کشور ژاپن مقدار مجاز در پسابهاي خروجی از تصفیه خانه هاي صنایع 5 میلی گرم در لیتر است.[4]
براي تصفیه فاضلاب هاي حاوي فنل روشهاي متعددي وجود دارد که مهمترین آنها عبارتند از: اکسیداسیون شیمیایی، جذب سطحی، تصفیه بیولوژیکی و ترکیبی از روشهاي مذکور. روش جذب سطحی توسط جاذب یک روش ساده و پربازده براي حذف فنل است. که بدلیل مصرف انرژي کم، بازده بالا و هزینه عملیاتی پایین در مقایسه با روش هاي دیگر مورد توجه است5]و.[6 کوتورولو و همکاران - Cotoruelo et al. - کینتیک فرایند جذب سطحی موبوط به پنج ترکیب آروماتیک را در یک سیستم ناپیوسته بر روي کربن فعال تهیه شده از اوکالیپتوس مطالعه کردند و ضرایب نفوذ موثر آن ها را پزارش کردند.
[7] کانیزارس و همکاران - Canizares et al. - جذب سطحی فنل بر روي کربن فعال اصلاح شده که بوسیله هیدروکلریک اسید بهبود داده شده بود را مطالعه کردند، آنها به این نتیجه رسیدند که عملیات بهبود سازي با اسید باعث ایجاد یون هاي کلرید بر روي سطح کربن می شود که به ان خاصیت تبادل گر یونی می دهد.[8] گود و همکاران - Goud et al. - کربن فعال بدست آمده از پوسته دانه هاي تمبر هندي را براي جذب سطحی فنل استفاده کردند، آن ها اطلاعات کینتیکی بدست آمده را با استفاده از مدل لاگرگرن، شبه درجه دو و نفوذ داخل ذره مدل کردند و متوجه شدند که مدل شبه درجه دو بهترین تطابق را با اطلاعات تجربی داشت و نشانگر شیمیایی بودن فرایند جذب سطحی فنل می باشد.
آن ها همچنین دریافتند که pH محلول به طور قابل ملاحظه اي بر میزان جذب موثر است.[9] در این تحقیق براي جذب فنل از کربن فعال پوشیده شده با نانو ذرات آهن استفاده می شود. کربن فعال جاذب خیلی خوب و مناسبی براي مواد آروماتیک حلقوي، بخصوص فنل می باشد. نانو ذرات آهن بدلیل داشتن خاصیت مغناطیسی، جداسازي کربن فعال از محلول را آسانتر می کند و کمک می کند در مدت زمان کوتاهی از محلول جدا شود.[10]
-2مواد و روش ها
-1-2دستگاه ها
براي تعیین غلظت فنل در محلول و همچنین آنالیز محلول از دستگاه اسپکتوفوتومتر uv-visible مدل cary50 - varian - استفاده شده است. جهت تعیین pH محلول از pH متر شرکت HACK استفاده شده است.
-2-2مواد شیمیایی
براي تهیه محلول ها از پودر فنل محصول شرکت دکتر ریاضی استفاده شده است. براي تغییر میزان pH محلول از سود و اسید کلریدریک 0/1 نرمال استفاده شده است. جاذب نیز از کربن فعال و آهن - ll - و آهن - lll - شرکت MERCK که طی فرایند سنتز در آزمایشگاه در حضور کربن فعال، آهن - ll - و آهن - lll - با هم واکنش داده تا نانو ذرات اکسید آهن تولید شود و بر روي کربن فعال قرار گیرند.
-3-2آزمایش تعیین میزان جاذب
براي تعیین میزان جاذب مصرفی بر روي ظرفیت جذب فنل ابتدا محلولی با غلظت 200 میلی گرم بر لیتر تهیه شد. سپس با اضافه کردن 0/5 ، 1 ، 1/5 ، 2 ، 2/5 و 3 گرم بر لیتر به ارلن هاي 125 میلی لیتري حاوي 50 میلی لیتر محلول میزان جذب نهایی اندازه گیري شد. این آزمایش در دماي 25 درجه سانتی گراد انجام شده است.
-4-2آزمایش تعیین pH
براي تعیین اثر pH بر روي ظرفیت جذب فنل ابتدا محلولی با غلظت 200 میلی گرم بر لیتر تهیه شد. سپس با اضافه کردن سود و اسید کلریدریک 0/1 نرمال نمونه هایی با pH هاي 2/35 ، 3/5 ، 4، 6/5، 7/4، 9/5، 11 تهیه و سپس 1 گرم بر لیتر جاذب اضافه کرده و بعد از 24 ساعت با استفاده از فیلتر 20 میکرومتري نمونه ها را جدا کرده تا جهت تعیین میزان جذب اندازه گیري شود.
-5-2آزمایش تعیین غلظت اولیه و زمان تماس
شش محلول با غلظت هاي اولیه 50، 100، 150، 200، 250و 300 میلی گرم بر لیتر تهیه کرده، هر کدام از این محلول ها را در شش ظرف و در هر ظرف به اندازه 50 میلی لیتر ریخته.
