بخشی از مقاله
چکیده
آلودگی ناشی از پساب های صنعتی آلوده به رنگ، یکی از جدی ترین مشکلات محیط زیست می باشد. هدف از این پژوهش بررسی کارایی کربن فعال اصلاح شده با نانو ذرات اکسید مس 2 در حذف رنگ تارترازین از محلول های آبی و تعیین پارامترهای سنیتیکی می باشد. جهت دستیابی به ماکزیمم حذف رنگ توسط کربن فعال اصلاح شده، پارامترهای مختلفی از جمله اثر pH، حجم بافر، مقدار جاذب، دما، زمان تماس جاذب با نمونه، برای غلظت 10 mg/L رنگ بررسی شد.
غلظت رنگ تارترازین در فاز آبی، به وسیله اندازه گیری جذب در طول موج 423 nm تعیین شد. نتایج حاصله نشان می دهد که ماکزیمم حذف در pH =7 و استفاده از 0/05 گرم جاذب به دست می آید. میزان R2 حاصله از نمودار لانگمویر مبین تبعیت فرآیند حذف رنگ از معادله لانگمویر می باشد و ظرفیت کربن فعال اصلاح شده با نانو ذرات 35/61 mg.g-1 می باشد. مطالعه مدل های سنیتیکی بدست آمده نشان داد که مدل سنیتیکی شبه درجه دوم به بهترین وجه با داده های تجربی هم خوانی دارد. نتایج حاصله از این بررسی ها نشان دهنده مناسب بودن این نانو جاذب به عنوان یک جاذب مؤثر برای حذف تارترازین از محیط های آبی می باشد.
-1 پیش گفتار
اندازه گیری و تعیین مقادیر رنگ ها و یا حذف آنها از نمونه های زیست محیطی به دلیل گسترش این آلاینده ها در محیط زیست، امری حیاتی است. رنگ های سنتزی دسته مهمی از افزودنی های غذایی هستند. این امر در حالی است که رنگ های آزو گسترده ترین کاربرد را در صنعت غذا دارند و مهمترین دسته از رنگ های شیمیایی سنتزی به شمار می روند.[7] این رنگ ها در روده به آمین های آروماتیک تبدیل می شوند که موجب سردردهای مکرر در بزرگسالان وحواس پرتی و بیش فعالی در کودکان می گردد.
با این اوصاف کنترل تجزیه ای این رنگ ها به خاطر سمیت و پتانسیل سرطان زایی آنها از اهمیت قابل توجهی در صنایع غذایی برخودار است. ازجمله رنگ های آزو می توان به رنگ تارترازین اشاره کرد.[5] هدف از این تحقیق اصلاح کربن فعال به کمک نانو ذرات اکسید مس و تهیه جاذبی مناسب برای حذف رنگ تارترازین و در نهایت بررسی مکانیسم جذب سطحی و محاسبه پارامترهای سنیتیکی می باشد.
-2 مواد و روش ها
-1-2 مواد
در این مطالعه از کربن فعال با خلوص %99 استفاده شد. به منظور توانمندسازی کربن فعال در استخراج رنگ تارترازین از نانو ذرات اکسید مس 2 استفاده شد. ساختار گسترده تارترازین در شکل 1 نشان داده شده است. محلول مادر تارترازین با غلظت 100 mg/L تهیه شد. غلظت های مورد نیاز از این رنگ، با رقیق سازی از محلول مادر ساخته شدند. جهت تنظیم pH از بافر فسفات با pH=7 استفاده شد.
شکل - 1 ساختار تارترازین
-2-2 روش کار
-1-2-2 اصلاح جاذب
بدین منظور نخست 0/024 گرم نیترات مس دو آبه را در یک بالن 100 میلی لیتری و با آب مقطر به حجم رسانده سپس محتویات بالون را به یک بشر 250 میلی لیتری که حاوی 1 گرم کربن فعال بود افزوده، یک مگنت درون بشر قرار داده روی استیرر به مدت 30 دقیقه چرخید.
1/85 گرم سدیم بور هیدرات را به یک بالون 50 میلی لیتری افزوده و با آب مقطر به حجم رسانده، پس از به پایان رسیدن زمان به هم خوردن مرحله اول، با پی پت از محلول سدیم بور هیدرات 10 میلی لیتر برداشته، به صورت قطره قطره به بشر مرحله اول افزوده و به مدت 2 ساعت در دمای اتاق به هم خورد، سپس رسوب صاف شده و با آب شسته شد. پس از آن در آون در دمای 80 درجه سانتیگراد به مدت 10 ساعت خشک شد، جاذب به یک بشر منتقل شد و برای یکنواخت شدن در همان بشر با هاون ساییده شد.
-2-2-2 تعیین طول موج ماکزیمم
جهت تعیین طول موج ماکزیمم طیف جذب رنگی تارترازین در غلظت 10 mg/L در محیط آبی از 200 تا 700 نانومتر رسم شد. با بررسی طیف جذبی به دست آمد مشخص شد که طول موج برای رنگ تارترازین 423 nm می باشد. بنابراین در مرحله بعدی اندازه گیری میزان جذب در محلول در طول موج 423 نانومتر انجام شد، سپس درصد حذف رنگ با استفاده از معادله 1 محاسبه شد. در شکل 2 طیف جذبی مربوط به غلظت 10 mg/L آمده است.
معادله R% = - Ci -Cf/Ci - × 100 - 1 -
شکل - 2 طیف جذبی تارترازین برای غلظت 10 mg/L
-3-2-2 روش انجام آزمایش ها
در این کار تحقیقاتی آزمایش های جذب به صورت سیستم ناپیوسته انجام شد. ابتدا 10 میلی لیتر از محلول 100 mg/L تارترازین به همراه 2 میلی لیتر از محلول بافر فسفات با pH= 7 به بالن حجمی 100 میلی لیتری منتقل شده و با آب مقطر به حجم رسانده شد.
