بخشی از مقاله
چکیده
در این کار تحقیقی نانو ذره با استفاده از زیرکونیوم - IV - ترت - بوتواکسید و استئاریک اسید در دمای 900 درجه سانتی گراد به روش سل - ژل تهیه شد. مورفولوژی ذرات با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM بررسی شد و سایز نانو ذرات 50 نانومتر بدست آمد. و خصوصیات ساختاری نانو ذره با استفاده از دستگاه های XRD و FTIR مورد بررسی قرار گرفت. از این نانو ذره به عنوان کاتالیزور در حذف آلاینده مالاشیت سبز استفاده شد. و در بررسی فعالیت کاتالیستی مقدار جاذب ZrO2 ، زمان، PH و غلظت آلاینده مورد مطالعه قرار گرفت و نتایج نشان داد که نانو ذره تهیه شده از فعالیت کاتالیستی بالایی برخوردار است.
کلمات کلیدی: نانو ذره - مالاشیت سبز - زیرکونیوم اکسید - فعالیت کاتالیستی
-1مقدمه
فناوری نانو طی مدت کوتاهی که از ظهور آن می گذرد کاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون یافته است. باالطبع صنعت آب نیز به عنوان یکی از پایه های اساسی حیات از این مساله مستثنی نبوده و امروزه شاهدیم که در بخش های مختلف آن، از جمله ساخت سدها، حفاظت خطوط لوله انتقال آب، تصفیه آب و پساب ها، شیرین سازی آب و ... کاربرد یافته است.امروزه در جهان بسیاری از مردم به دلایل بلاهای طبیعی، جنگ و زیرساخت های ضعیف خالص سازی آب، به آبی بهداشتی دسترسی ندارند. بر طبق آمارهای موجود و به نقل از سازمان جهانی بهداشت، حدود یک میلیارد نفر به منابع آبی سالم و بهداشتی دسترسی نداشته و این میزان چیزی حدود یک ششم جمعیت کره زمین را در بر می گیرد.
طی اعداد و ارقام موجودZrO2دیگر، روزانه 5000 کودک به علت مبتلا شدن به امراض ناشی از مصرف آب غیر بهداشتی می میرند. امروزه تمام دغدغه و تلاش محققین و دانشمندان این عرصه آن است که با کمک روش ها و فناوری های جدید این مشکلات را کاهش دهند. که یکی از فناوری های مورد نظر، فناوری نو ظهور نانو است .>1@در قرن حاضر یکی از مسائلی که محیط زیست را تهدید می کند آلاینده هایی هستند که به دست بشر تولید می شوند لذا محققان در پی ابداع روش های موثر و ارزان برای پاک کردن این آلودگی می باشند .[2]یکی از انواع این آلودگی ها مواد رنگزا هستند. مواد رنگزا در بسیاری از صنایع همچون مواد غذایی، آرایشی، نساجی، داروسازی و ... مورد استفاده قرار می گیرند .
>3@ مواد رنگزا نه تنها نمای نا مطلوبی به آب می دهند بلکه در بعضی موارد خودشان ترکیبات مضری بوده و می توانند توسط اکسایش، آبکافت و یا واکنش های شیمیایی که در آب اتفاق می افتد محصولات جانبی سمی تولید کند .[4] این ترکیبات به دلیل ساختار آروماتیکی و پایداری رنگ ها، فرایند بیولوژیکی در تصفیه آنها بی تاثیر بوده[5] و حضور این مواد در آب با متوقف کردن تولید اکسیژن و جلوگیری از نفوذ خورشید موجب مرگ موجودات زنده و وارد آمدن صدمات جدی به محیط زیست می گردند .[6]عموما روش های مختلفی برای تصفیه پساب های حاوی مواد رنگزای آلی مورد استفاده قرار می گیرند که از آن جمله می توان به فرایند اکسیداسیون شیمیایی - ازون دهی، پرتو دهی فرابنفش و ... - ، به کار گیری صافی ها و روش های غشایی و استفاده از جاذب ها در روش های شیمیایی استفاده نمود8]وBeak.[7
و همکارانش حذف مالاشیت سبز از محلول آبی توسط لوبیای قهوه روغن زدایی را بررسی کرده اند Rais Ahmad .[9] و همکارانش مطالعات جذبی مالاشیت سبز مضر را روی پسماند زنجبیل - T6W - توسط روش ناپیوسته و ستونی انجام شده است. تاثیر فاکتور های مختلف از قبیل غلظت رنگ اولیه، زمان تماس، PH و دما مورد مطالعه قرار گرفته است .[10] منصور اصلانی و همکارانش در سال 1391 برای حذف رنگ مالاشیت سبز از پساب از شن اصلاح شده به عنوان جاذب استفاده کرده اند.[11]هدف اصلی این تحقیق تهیه نانو ذره به روش سل - ژل و بررسی خواص نانو ذره سنتز شده در حذف مالاشیت سبز می باشد.
-2مواد و روش ها
1-2مواد
زیرکونیوم - IV - ترت - بوتواکسید، استئاریک اسید، هیدروکلریدریک اسید، سدیم هیدروکسید، مالاشیت سبز از آلمان تهیه شده و در طول آزمایش از آب مقطر استفاده شده است.
2-2دستگاه ها
از میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - برای مشخص نمودن اندازه نانو ذرات، از دستگاه FTIR - Perkin Elmer - ودستگاه XRD برای بررسی خصوصیات ساختاری نانو ذره و از اسپکتروفتومتر در پرتویی - Perkin Elemer UV/vis 25 - برای اندازه گیری جذب نمونه استفاده شد. همچنین PH متر - METTLER TOLEDO - برای اندازه گیری PH مورد استفاده قرار گرفت.
3-2سنتز نانو ذره زیرکونیوم اکسید
2 مول استئاریک اسید را در یک بشر در دمای C 73 ذوب کرده و سپس 1 مول زیرکونیوم - IV - ترت بوتواکسید را به استئاریک اسید ذوب شده اضافه کرده و سپس محلول توسط هم زن مغناطیسی هم زده می شود تا یک محلول همگن به دست آید - نسبت مولی استئاریک اسید به زیرکونیوم - IV - ترت بوتواکسید 2:1 است - . بعد به ترتیب در دماهای 400،300،200 درجه سانتی گراد به مدت یک ساعت درون آون حرارت داده می شود تا کلیه ناخالصی های مربوط بهاستئاریک اسید به صورتH 2O, CO, CO2خارج شوند. سپس با سرعت 10 C min دما را به 850-900 درجه سانتی گراد می رسانیم - برای انجام انجام کلسیناسیون - ، و به مدت 5 ساعت در این دما باقی می ماند. بعد از خنک شدن خارج می کنیم. در نهایت نانو ذره زیرکونیوم اکسید حاصل می شود.
-3نتیجه گیری و بحث
1-3 طیف XRDجاذب ZrO2
