بخشی از مقاله
چکیده
توانایی حذف رنگدانه کریستال ویولت از محلول های آبی با استفاده از پنبه اصلاح شده به روش های شیمیایی مورد مطالعه قرار گرفته است. مطالعات جذب در غلظت های مختلف اولیه رنگ 100 ppm - ، 150، 200، 250، 300 و - 350، زمان تماس، pH =2-12 و دوز جاذب - 0.005 g/80mL، 0.01، 0.02، 0.05، 0.1، 0.15 و - 0.2 انجام شد. سایر فاکتورهای موثر بر فرایند جذب مانند قدرت یونی و دما نیز تعیین شد. داده های جذب با استفاده از ایزوترم های لانگمویر و فروندلیچ مدل سازی شد. داده های بدست آمده از حالت تعادل به خوبی با مدل لانگمویر سازگار است . پارامترهای ترمودینامیکی از جمله ، و نیز مشخص شد. که با توجه به این پارامترها فرایند جذب رنگ توسط پنبه گرماگیر است. بیشترین ظریت جذب رنگ کریستال ویولت در PH بهینه برابر 674.3 - mg/g - است. سینتیک جذب با معادلات شبهه مرتبه اول و دوم بررسی شد که نتایج بدست آمده از شبهه معادله مرتبه دوم پیروی می کند.
واژه های کلیدی: جاذب، کریستال ویولت، محلول آبی، پنبه، حذف
.1 مقدمه:
آلودگی آب یکی از مهمترین مسائل زیست محیطی است. یکی از این آلودگی ها ناشی از ورود رنگدانه های مختلف به آب است. از طریق ورود فاضلاب های صنعتی به آب رنگدانه های سمی باعث بروز مشکلات می شوند. صنعت نساجی نقش مهمی در توسعه اقتصادی بسیاری از کشورها دارد. انواع مختلف رنگدانه های مصنوعی در پساب فاضلاب صنایع مختلف مانند رنگرزی، نساجی و چرم وجود دارد که باعث آلودگی های گوناگون در آب می شود. امروزه بیش از 10000 رنگدانه با ساختار شیمیایی مختلف بطور تجاری در دسترس است. رنگدانه ها بر اساس بار یونی مولکول ها بطور عمده عبارتند از : رنگدانه های آنیونی، رنگدانه های کاتیونی و رنگدانه های غیر یونی. رنگدانه های کاتیونی خیلی سمی تر از رنگدانه های آنیونی . - Hao et al.,2000 -
اغلب رنگ دانه های آلی حتی به مقدار بسیار کم برای انسان مضر بوده و نیز می توانند از طریق فاضلاب های صنعتی آلوده به مواد رنگی سبب ایجاد بیماری در آبزیان و انسان ها شوند. یکی از این رنگدانه ها کریستال ویولت است که در صنعت چاپ به عنوان جوهر پرینتر، در صنعت نساجی و همچنین به عنوان ضدعفونی کننده و ضد قارچ در پرورش آبزیان کاربرد دارد و می تواند ازطریق فاضلاب های صنعتی وارد آب شود. کریستال ویولت و متابولیک آن موجب سرطان و جهش زایی در انسان می شود. رنگ دانه کریستال ویولت به علت هزینه پایین و اثر بخشی فراوان، مصرف زیادی در صنعت پرورش آبزیان پیدا کرده است - . - Thammu Naidu et al.,2006 از آنجا که سلامتی آب برروی سلامتی موجودات تأثیر می گذارد؛
بکار گیری روش هایی برای حذف آلودگی ها از آب بسیار حائز اهمیت است. بنابرین باید سعی کنیم روش هایی کارآمد برای حذف رنگدانه ها از آب به کار بگیریم. روش های مختلف بیولوژیکی و فیزیکی-شیمیایی برای بر طرف کردن آلودگی فاضلاب بکار می رود. این روش ها عبارتند از: حذف بی هوازی - هوازی - Chinwetkitvanich et al.,2006 - ، انعقاد - لخته سازی - - Namasivayam et al.,1996، اکسیداسیون - ازوناسیون، جداسازی غشا وفرایند های غشائی - Gong et al.,2005 - و جذب - . - Bhatnagar and Sillanpaa.,2010 از روش های بیولوژیکی نمی توان استفاده کرد، زیرا رنگدانه ها از جمله کریستال ویولت سمی هستند بنابراین باعث مرگ باکتری ها و میکروارگانیسم ها می شوند. بنابر این میکرو ارگانیسم هایی که برای جذب بکار می بریم در حضور رنگ دانه از بین می روند. روشهایی شیمیایی وجود دارد که می توان رنگ دانه ها را حذف کرد. در این روش ها از مواد شیمیایی برای دفع رنگ دانه ها استفاده می شود. این مواد خود نیز می توانند آلودگی های دیگری در آب ایجاد کنند، یا اینکه حین فرایند حذف ترکیبات جدید و ثانویه ای ایجاد می شود که میتوانند سرطان زا باشند که باید راه حل هایی نیز برای از بین بردن آنها به کار بگیریم. در بین چندین روش شیمیایی و فیزیکی، فرایند جذب یکی از کارآمدترین و موثرترین تکنیک هایی است که با موفقیت برای حذف رنگدانه ها از فاضلاب به کار می رود.
مزیت استفاده از روش های جذبی این است که جاذب همراه موادی که جذب کرده را می توان از آب جدا کرد. اما تنها مشکل در این روش ها تولید لجن است.که باید راه حلی برای دفع لجن نیز اندیشید. در اکثر موارد جاذب را بازیافت می کنند یا در جای دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. جاذب ها به دو دسته طبیعی یا سنتزی تقسیم می شوند. در اکثر موارد ظرفیت جذب جاذب های طبیعی از جمله سلولز پایین می باشد. برای افزایش ظرفیت جذب آنها لازم است با روش های شیمیایی اصلاح شوند. زمانی که ظرفیت جذب جاذب بالا باشد، مقدار کمتری از جاذب مورد نیاز است که در این صورت مقدار لجن باقی مانده کاهش می یابد. یکی از جاذب های موثر کربن فعال است که با توجه به هزینه های تولید گران است. بنابراین استفاده از آن برای حذف آلودگی های فاضلاب در وسعت زیاد مقرون بصرفه نیست. بسیاری از جاذب های طبیعی به منظور کاهش غلظت رنگ از محلول های آبی مورد آزمایش قرار گرفته اند. در میان مواد طبیعی مورد استفاده به عنوان جاذب برای رنگ های مصنوعی می توان از محصولات فرعی کشاورزی نیز استفاده کرد - . - Lu and Chern.,2011 در این تحقیق سعی بر آن داریم که با استفاده از یک جاذب سلولزی که بصورت شیمیایی ساختار آن را تغییر داده ایم رنگدانه های کاتیونی از قبیل کریستال ویولت را بر اساس بر هم کنش الکتروستاتیک از آب جدا کنیم.
از اهمیت جاذب های سلولزی می توان زیست تخریب پذیر، طبیعی و ارزان قیمت بودن را نام برد. همچنین سلولز به علت ساختار رشته ای مولکول های آن سطح ویژه بالایی دارد که به این دلیل ظرفیت جذب بالایی دارد. جاذب سلولزی بکار برده شده را می توان پس از پایان جذب رنگ دانه به راحتی از آب جدا کرد بدون اینکه ذرات آن در آب پخش شود که این هم ناشی از ساختار رشته ای سلولز است. اساس کار آزمایشگاهی است. از نمونه های آبی استفاده می کنیم. پس از انجام فرایند جذب از دستگاه اسپکتروفتومتری برای اندازه گیری مقدار رنگ دانه استفاده می کنیم. پارامتر های موثر بر فرایند جذب نظیر pH، دما و مقدار جاذب مورد بررسی قرار می گیرند.
