انتخاب صفحه

فهرست مطالب

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل1:کلیات

      با پیشرفت صنایع در دهه های اخیر وگسترش تولیدات صنعتی توجه به کنترل آلودگی اهمیت بسیاری در میان دولتها و محققان و افراد مختلف جامعه پیدا کرده است. رهاسازی پساب و پخش آلاینده‌هایی نظیر رنگها در چرخۀ آب مسئلۀ بسیار مهمی است که توجه به آن در بیست سال اخیرگسترش یافته است . رنگها بخش مهمی در بسیاری از صنایع میباشند که وارد سیستم آب شده و به سختی میتوان آنها را از آب جدا کرد. بسیاری از صنایع مانند صنایع کاغذ، پلاستیک، صنایع غذایی و نساجی از انواع رنگها استفاده میکنند که در این میان نقش صنایع نساجی در استفاده از رنگهای صنعتی بسیار چشمگیراست.

      حدود1000نوع رنگ صنعتی وجود دارد که در صورت عدم حذف آنها از پسابها مشکلات زیست محیطی زیادی ایجاد می‌شود. وجود رنگها حتی در مقادیر بسیار کم نیز نامطلوب بوده و سبب کاهش شفافیت آب و واکنشهای شیمیایی در آبها می‌گردد. رنگها به صورت هیدرولیز شده و محلول در پساب وجود دارند و با فیلترهای صنعتی قابل جداسازی نمی باشند. برخی از رنگها به دلیل ساختار آروماتیکی پیچیده، در برابر انواع روشهای رنگبری پایدار بوده و حتی اگر به اجزای کوچکتر شکسته شوند، خطرات جدی از نظر سلامتی ایجاد می کنند، چرا که مواد غیرفعالی را تشکیل میدهند که به صورت رسوب باقی  می‌مانند که در این حالت نیز ممکن است دارای مشکلات زیستی باشند[1].      مشکلات مذکور دولتها و سازمانهای زیست محیطی را بر آن داشت که تدابیری در جهت کاهش آلودگی‌ها به کار ببرند. در سال 1974 سازمانی با عنوان[1]ETAD در بریتانیا تشکیل گردید که قوانینی را برای صنایع از لحاظ پاکسازی پساب وضع می‌نمود و شاخص‌های زیستی و سمیتی پساب‌ها را بررسی کرده و صنایع را به کاهش میزان رنگ در پساب‌ها وادار می‌ساخت. این سازمان بالغ بر  4000 نوع رنگ را مورد آزمایش قرارداد و آلوده کننده‌ترین رنگ‌ها را رنگهای بازی(Basic Dyes) معرفی نمود.      سازمانهای محیط زیست کشورهای مختلف به طور انحصاری بر روی رنگهای خارج شده از پساب کارخانجات صنعتی و نساجی تحقیق نمودند تا اینکه در سال 1997 سازمان محیط زیست بریتانیا اعلام داشت که پسابهای وارده به چرخۀ آبی از لحاظ مواد شیمیایی باید در حد صفر باشند و هیچ نوع رنگی نباید به آب های محیطی وارد شود.      یکی از بزرگترین صنایع مصرف کننده آب ، صنایع نساجی و رنگرزی می باشند. میزان مصرف آب در این صنایع بین 25-250متر مکعب به ازای هر تن محصول است[3و2]. رنگ ها موادی با ساختار پیچیده بوده که در نتیجه مراحل مختلف نظیر رنگرزی  و تکمیل در صنعت نساجی به محیط زیست وارد می شوند[4].      این مواد از نقطه نظر ساختار شیمیایی، به انواع آزو[2]، هتروسیکلیک[3]، فتالو سیانین[4] و آنتراکوئینون[5] طبقه‌بندی می‌شوند. هم چنین رنگ‌ها بر اساس کاربردشان به انواع خمره ای ، فعال، مستقیم، اسیدی، دیسپرس و کاتیونی تقسیم می گردند[5]. به دلیل عملکرد نامطلوب واحد رنگرزی و ماهیت رنگ ها ،حدود 50% از رنگ های راکتیو،20-8%  از رنگ های دیسپرس و 1% از رنگ های پیگمنت به طور مستقیم به جریان فاضلاب وارد می شوند[6و7]. هدر رفتن رنگ در مراحل رنگرزی ناشی از تثبیت کم رنگ بر روی الیاف و حضور رنگ هیدرولیز شده غیر راکتیو در حمام رنگ است. هیدرولیز رنگ زمانی اتفاق می افتد که مولکول رنگ به جای واکنش با گروه های هیدروکسیل سلولز با آب واکنش می دهد [8]. رنگ های هیدرولیز شده در فاضلاب حمام رنگ و در فرآیند رنگرزی قابل استفاده مجدد نمی باشند[7]. رنگ های راکتیو آزو بزرگترین دسته از رنگ های مصنوعی محلول در آب بوده که دارای بیشترین تنوع از نظر نوع و ساختار رنگ می باشند.این رنگ ها معمولا به تجزیه بیولوژیکی هوازی مقاوم بوده و با فرآیند های تصفیه  بیولوژیکی متداول قابل حذف نمی باشند .      دلیل احتمالی غیر قابل تجزیه بودن این رنگ ها در سیستم های متداول، فقدان آنزیم های ضروری برای تجزیه این رنگ ها در محیط است [9]. صنایع نساجی به علت تنوع رنگ مصرفی و روش های تولید، پساب هایی با کمیت و کیفیت شیمیایی متفاوت تولید می کنند. در این صنایع مقادیر مختلفی از فاضلاب های بسیار رنگی تولید شده که معمولا سمی، مقاوم به تجزیه بیولوژیک و پایدار در محیط زیست می باشد. لذا روش های بیولوژیکی متداول برای حذف اغلب رنگ های مصنوعی، به دلیل ساختار حلقوی پیچیده و ماهیت مقاوم رنگ موثر نیستند [12-4]. ماهیت غیر قابل تجزیه بیولوژیک رنگ ها است[6]. تخلیه فاضلاب های رنگی حاصل از صنایع نساجی به آب های پذیرنده، منجر به کاهش نفوذ نور خورشید و وضعیت دید، بروز پدیده اتروفیکاسیون1 و تداخل در اکولوژی آب های پذیرنده شده،که ضمن اثر بر شدت فتوسنتز گیاهان آبزی و جلبک ها در محیط های آبی، باعث آسیب به محیط زیست می شود[ 13و 8 و7 و 2].

      مطالعات نشان داده است که رنگ ها دارای خاصیت سرطان زایی و جهش زایی بوده و برای محیط زیست زیان آور می باشند [15و14و3]. مطالعات اپیدمیولوژیکی نشان داده که استفاده از رنگ های با پایه ی بنزیدین[6] باعث ایجاد سرطان مثانه در انسان می شود[16]. حذف رنگ از فاضلاب اغلب مهمتر از مواد آلی بی رنگ است  زیرا حضور مقادیر کمی از رنگ (کمتر از (1PPM، از نظر ظاهری قابل رویت می باشد [17]. رنگ ها بدون تصفیه مناسب و کافی، پایدار هستند و می توانند برای دوره زمان طولانی در محیط باقی بمانند. به عنوان مثال، نیمه عمر رنگ آبی راکتیو 19 هیدرولیز شده در PH برابر 7 و دمای 25درجه سانتی گراد حدود 46سال است. ساختار آروماتیک پیچیده رنگ ها نسبت به نور، عوامل بیولوژیکی، ازن و سایر شرایط تجزیه کننده محیط، مقاوم است. هم چنین حضور فلزات سنگین مثل کرم، کبالت، نیکل و مس (ناشی از رنگ های کمپلکس فلزی) در فاضلاب نیز یک مشکل زیست محیطی است [18]. فاضلاب حاصل از صنایع نساجی به عنوان یک  تهدید زیست محیطی در سراسر جهان است [19]. بنابراین قبل از تخلیه به محیط زیست باید به نحو مطلوبی تصفیه شود[20].

1-2-طبقه بندی رنگ ها:

      تمام مولکول ها می توانند پرتوهای الکترومغناطیس را جذب کنند ولی هر ماده طول موج خاصی از این پرتو ها را جذب می کند. مولکول های رنگ، دارای دو گروه عامل رنگی [7]و عامل کمکی می‌باشند. گروه های عامل رنگ، گروهی از اتم ها بوده که معمولا گیرنده الکترون، دارای باند دوگانه و عامل ایجاد رنگ هستند. گروه های عامل رنگ -C=C-  ، C=N–  ،C=O- ،-NO2،-NO بیشتر مطرح می باشند. عامل کمکی رنگ، دهنده الکترون بوده و می تواند از طریق تغییر انرژی کلی سیستم الکترون و بهبود حلالیت و چسبندگی رنگ به الیاف، میزان رنگ گروه عامل رنگ را تشدید نماید. گروه های اصلی عامل کمکی رنگ شامل   , –NH2,-NR2–NHR, -COOH,-SO3H,-OH,-OCH3 می باشند. بر اساس ساختار شیمیایی و یا گروه عامل رنگ 30-20 گروه رنگ متفاوت قابل شناسایی است. از بین این گروه ها ،رنگ های آزو (مونو آزو،دی آزو،تری آزو،پلی آزو)، آنتروکوئینون، فتالوسیانین و تری آریل متان( شکل 1-1 ) از نظر کمی مهم ترین گروه های عامل رنگ می باشند[22].      اغلب رنگ های تجاری از نظر رنگ، ساختار و روش کاربرد در شاخص رنگ (C.I)[8] طبقه بندی می‌شوند .بر این اساس هر رنگ با یک نام عمومی که دربرگیرنده خصوصیات رنگ و کاربرد آن است، معرفی می‌شود. جدول (1-1) طبقه بندی رنگ ها بر اساس کاربردشان را نشان می دهد [23و21].

1-1)مقدمه………………………………………………………………………………… 2

1-2)طبقه بندی رنگها:…………………………………………………………………… 4

1-2-1) رنگ های اسیدی:……………………………………………………………….. 7

1-2-2) رنگها راکتیو (فعال):……………………………………………………………… 7

1-2-3)رنگهای کمپلکس فلزی:…………………………………………………………. 8

1-2-4)رنگ های مستقیم:………………………………………………………………. 8

1-2-5)رنگهای بازی:………………………………………………………………………. 9

1-2-6)رنگهای دندانه ای:………………………………………………………………… 9

1-2-7)رنگهای پخش شونده:……………………………………………………………. 9

1-2-8)رنگ های خمره ای……………………………………………………………….. 10

1-2-9)رنگ های آزو……………………………………………………………………….. 10

1 -2-10)رنگهای گوگردی…………………………………………………………………. 11

1-3) مشکلات ناشی از وجود رنگ در پساب…………………………………………… 11

1-4) روشهای حذف رنگ از پساب………………………………………………………. 13

1-4-1)روشهای شیمیایی………………………………………………………………… 13

1-4-1-1)نمک های  H2O2-Fe(II)…..ا…………………………………………………. 13

1-4-1-2) ازوندهی(Ozonation)………………………………………………………… 13

1-4-1-3) فتوشیمیایی…………………………………………………………………… 13

1-4-1-4) هیپوکلریدسدیم (NaOCL)…………………………………………………… 13

1-4-1-5)تخریب الکتروشیمیایی(Electrochemical destruction)…………………… 14

1-4-2)روشهای فیزیکی(Physical treatments)………………………………………. 14

1-4-2 – 1)جذب……………………………………………………………………………. 14

1-4-2-1- )کربن فعال(Activated carbon)……………………………………………… 14

1-4-2-1-2)ذغال نارس(Peat)…………………………………………………………….. 14

1-4-2-1-3)چیبس چوب (Wood chips)…………………………………………………15

1-4-2-1-4)مخلوط خاکستربادی وزغال Fly ash and coal (mixture)….ال………… 15

1-4-2-1-5)فیلترکردن(Membrane filtration)…………………………………………… 15

1-4-2-1-6)سایرمواد(other materials)…………………………………………………. 15

1-4-2-1-7)تبادل یونی( (Ion exchang…….ا…………………………………………… 15

1-4-3)تیماربیولوژیکی(Biological treatments)…………………………………………. 16

1-5)جذب……………………………………………………………………………………. 16

1-5- 1)جذب سطحی………………………………………………………………………. 17

1-5- 2)کاربرد فرایندجذب سطحی………………………………………………………… 19

1-5-3-1)نوع وخصوصیات جسم جاذب…………………………………………………… 20

1-5- 3-2) نوع وخصوصیات ماده جذب شونده…………………………………………… 20

1-5- 3-3) میزان اختلاط و بهم زدن فاز سیال………………………………………….. 21

1-5- 3-4) pH  محیط عمل……………………………………………………………… 21

1-6) ایزوترمهای جذب سطحی………………………………………………………… 21

1-6-1 )جذب ایزوترم. لانگمویر…………………………………………………………. 22

1-6-2)جذب ایزوترم فروندلیچ………………………………………………………….. 23

1-7 )مدل های سینتیکی……………………………………………………………… 23

1-7-1 ) مدل­هایی که در آن­ها نفوذ کنترل کننده عملیات جذب است………………… 23

1-7-2)مدلهایی که در آن جذب شیمیایی در سایت‌های جاذب کنترل‌کننده عملیات جذب است…………………………………………………………………………………….. 24

فصل2:مطالعات کتابخانه ای.

در این فصل که اختصاص به مطالعه های کتابخانه­ای دارد تاریخچه جذب سطحی، مروری خلاصه بر تحقیقات انجام شده توسط محققین و دانشجویان در جای جای دنیا و همچنین تحقیقاتی که در کشور ایران انجام گرفته پرداخته می­شود با توجه به این که رنگ مورد مطالعه جهت جذب  متیلن بلو می­باشد بیشتر سعی بر این شده که موارد جذب این رنگ توسط جاذب­های مختلف بیان گردد.

2-1-تاریخچه

      مطالعه و کاربرد جاذب­های مناسب در تصفیه آب و فاضلاب سابقه طولانی دارد به طوری که کاربرد جاذب در ایالات متحده آمریکا در واحد­­­های تصفیه آب به سال 1883 میلادی می­رسد. معروفترین جاذب­ها در تصفیه آب و فاضلاب کربن فعال می­باشد که کاربرد آن از جنگ جهانی اول و استفاده در ماسک های شیمیایی آغاز گردید. هم چنین کربن فعال در سال 1920 در شیکاگو برای کنترل بوی ناشی از کلروفنل استفاده گردید. امروزه کربن فعال به عنوان جاذبی خوب در حذف آلاینده­ها کاربرد وسیعی پیدا کرده است. با این حال هزینه بالای تهیه کربن فعال، استفاده از سایر جاذب های ارزان قیمت ولی با قابلیت دسترسی آسان را باعث شده است. جاذب­های دیگر گرچه تقریباًََ قابلیت کربن فعال را در جذب آلاینده­ها ندارند ولی هزینه تهیه پایین و مزایای اختصاصی که هر کدام از جاذب­ها دارند آن ها را در تصفیه آلاینده ها مطرح کرده است[44].      در ادامه به چند تحقیق که در رابطه با جذب سطحی بوده و حذف رنگ متیلن بلو در آن بررسی شده پرداخته شده که می­توان از آن­ها جهت انجام آزمایش­ها اطلاعاتی به دست آورد و برای حداکثر شدن میزان حذف متیلن بلو از آن­ها استفاده نمود.

2- 2- مروری بر مطالعات گذشته در حذف رنگ متیلن بلو

      حذف رنگ متیلن بلو  در سال  2007 بوسیله گداح [1]و همکارانش  روی یک ماده معدنی وافر در اردن به نام دیاتومیت ATD)[2])، که  به منظور بهبود عملکردش، تحت عمیلیات حراتی با اسید سولفوریک قرار گرفته بود، انجام شده است. داده های تعادلی با ایزوترم های جذب لانگ مویر، فروندلیچ، تمکین و دوبینین-رادوشکویچ برازش داده شده و ایزوترم لانگ مویر بیشترین تطبیق را با این داده ها نشان داده است. آزمایشات ایزوترم جذب با اضافه کردن 0.1 گرم از دیاتومیت به 100 میلی لیتر از محلول متیلن بلو با غلظت ppm50 محاسبه شده است. ماکزیمم ظرفیت جذب mg/g126.6 در دمای 30 درجه سانتی گراد محاسبه شده است.      مدل کینتیکی شبه درجه دوم،نسبت به مدل های کینتیکی شبه درجه اول و مدل نفوذ درونی، پوش بهتری را روی داده های تعادلی داشته است. نتایج بدست آمده بازگو کرده که جذب رنگ بازی متیلن بلو روی ATD یک فرآیند گرماگیر و خودبه خودی است به عنوان یک جاذب کارآمد برای جذب رنگ های قلیایی اثبات شده است. [45].      پژوهشی تحت عنوان جذب رنگ متیلن بلو بر روی کربن فعال بر پایه بامبو  در سال 2007 توسط حمید انجام گرفته شده است. داده های تعادلی برای جذب متیلن بلو با ایزوترم لانگ مویر هم پوشانی بهتری را نسبت به ایزوترم فروندلیچ نشان داده و ماکزیمم ظرفیت جذب مونو لایر mg/g 454.2در غلظت اولیه mg/l 500 و 7PH= بوده است. دو مدل کینتیکی شامل معادله شبه درجه اول و شبه درجه دوم برای این پروسه جذب انتخاب شده اند، که جذب رنگ متیلن بلو روی جاذب مورد مطالعه، به بهترین نحو توانسته با معادله شبه درجه دوم توصیف گردد. در تمامی آزمایشات ml20 از محلول رنگی متیلن بلو با غلظت اولیه ( ppm)500-100برداشته شده و جرم جاذب اضافه شده 0.2 گرم  و دمای آزمایش 30 درجه سانتی گراد  و زمان  مورد نیاز 48 ساعت برای رسیدن به تعادل ، بوده است . [46]      همچنین حذف رنگ های بازی من جمله متیلن بلو از محلول های آبی روی کربن های فعال توسط عماد و همکارانش در سال 2008 انجام گرفته است. هدف این تحقیق مقایسه ظرفیت جذب انواع مختلف کربن های فعال تولید شده با فعال سازی بخار در فرآیندهای آزمایشگاهی و صنعتی بوده است. مدل های ایزوترم جذب فروندلیچ، لانگ مویر و ردلیچ –پیترسون برای شبیه سازی داده های تعادلی در پارامتر های آزمایشگاهی مختلف استفاده شده (PH و سایز ذرات جامد)، که ایزوترم ردلیچ –پیترسون، بیشترین تطبیق را با داده های آزمایشگاهی داشته است. در این پژوهش، کربن فعال تولید شده از زغال سنگ نیوزیلند فعال شده با بخار، بالاترین ظرفیت جذب را نسبت به متیلن بلو با غلظت حدودا ppm  230داشته(mg/g 588) و پس از آن، کربن فغال F-400 ( mg/g 476) و کربن های فعال دیگر بوده است.      pH بهینه محاسبه شده در این آزمایشات ، 11ph=  مشاهده شده و  تمامی آزمایش ها در دمای 20 درجه سانتی گراد و جرم جاذب 0.05گرم و حجم رنگ 50 میلی لیتر، انجام شده است[47]      در سال 2008 فلاویو[3] و همکارانش در زمینه جذب متیلن بلو از محلولهای آبی توسط ضایعات میوه پاژل زرد [4]،یک جاذب طبیعی کم هزینه، پژوهش هایی انجام شده است. تاثیر زمان، جرم جاذب و PH ، روی ظرفیت جذب جاذب، مورد مطالعه قرار گرفته است. زمان تماس مورد نیاز برای رسیدن به ماکزیمم جذب در دمای  25درجه سانتی گراد،48  ساعت بوده است.4 مدل کینتیکی مورد آزمایش قرار گرفت که معادله کینتیکی شبه درجه اول و تبادل یونی نسبت به مدل های شبه درجه دوم و مدل شیمیایی، پوش بیشتری را با داده های تعادلی داشته است. داده های تعادلی با ایزوترم‌های لانگ مویر، فروندلیچ، سیپس وردلیچ پیترسون  تطبیق داده شدند که در این بین، مدل ایزوترم سیپس برگزیده شده است.

      ماکزیمم مقدار متیلن بلوی جذب شده روی  جاذب مورد نظر،mg/g  44.7 محاسبه شده است. (کلیه عملیات جذب غیر پیوسته با برداشتن 50 میلی لیتر از محلول رنگی متیلن بلو با غلظت ppm25 و افزودن 0.5 گرم از جاذب  و زمان تماس 56 ساعت و 8PH= و دمای 25 درجه سانتی‌گراد، انجام شده است.[48]      جذب رنگهای بازی از محلول های آبی توسط پوسته پاملو[5] (خانواده ای از مرکبات)، در یک سیستم ناپیوسته، توسط حمید و همکارانش در سال 2008صورت گرفته است.داده های تعادلی با استفاده از مدل های ایزوترم تمکین،فروندلیچ ولانگ مویر آنالیز شده اند. این مطالعه ها نشان داد که این جذب از مدل ایزوترم لانگ مویر پیروی می کند که ظرفیت جذب مونولایر در دمای 30 درجه سانتی گراد برابر با  mg/g344.83 بوده است.تجزیه و تحلیل آنالیز جذب با استفاده از مدل های نفوذ درون ذره ای ،شبه درجه اول و شبه درجه دوم انجام گرفته  و مشخص شده است که سینتیک جذب متیلن بلو روی جاذب مورد مطالعه از کینتیک جذب شبه درجه دوم پیروی می کند. در تمامی آزمایشات انجام شده ، 200  میلی لیتر از محلول رنگی با غلظت اولیه  ppm100و  7PH= برداشته شده و0.2 گرم جاذب اضافه شده است و زمان تعادلی در دمای 30 درجه سانتی گراد ، 5.15  ساعت بوده است[49].      در مطالعه ای که توسط بتینا[6] رویر و همکارانش، در سال 2009 در زمینه حذف رنگ متیلن بلو تحت عنوان کاربرد پوسته میوه کاج برزیلی در اشکال طبیعی و کربونیزه به عنوان جاذب برای حذف متیلن بلو از محلول های آبی  انجام شده است، راندمان حذف متیلن بلو بوسیله پوسته میوه کاج برزیلی طبیعی[7] (pw)،نسبت به زمانی که تحت عملیات شیمیایی  با اسید قرار گرفته  و  یک  ماده کربنی غیر فعال تولید  شده ، [8]((c-pw،  مقایسه شده  است.غلظت اولیه متیلن بلو در همه آزمایش ها روی ppm 500 تنظیم شده و 20میلی لیتر از این محلول گرفته شده است. PH بهینه در دمای 25 سانتی‌گراد برای هر دو جاذب 8.5  بوده و زمان تماس مورد نیاز برای رسیدن به حالت تعادل برای جاذب pw، 6 ساعت و برای جاذب c-pw،4 ساعت  و جرم بهینه هر دو  جاذب mg60 بدست آمده است. داده های تعادلی با مدل ایزوترم سیپس، تطبیق بیشتری را نسبت به مدل های ایزوترم لانگ مویر و فروندلیچ و ردلیچ-پیترسون و داده های کینتیکی با مدل کینتیک درجه جزئی(کسری) نسبت به مدل های کینتیکی شبه درجه اول و شبه درجه دوم و مدل های کینتیکی شیمیایی، برای هر دو جاذب، نشان داده است. ماکزیمم ظرفیت جذب برای جاذب طبیعی، mg/g 252 و برای جاذب تحت عملیات شیمیایی قرار گرفته ،mg/g 529 بدست آمده است.[50].       مطالعه ای توسط تامز اودین[9] و همکارانش در سال 2009 در زمینه جذب رنگ متیلن بلو روی  ضایعات چای انجام شده است. پارامترهای مختلف من جمله زمان تماس،غلظت اولیه رنگ متیلن بلو، جرم جاذب و PH مورد ارزیابی قرار گرفته است. مدل کینتیکی شبه درجه اول و شبه درجه دوم مورد بررسی قرار گرفته که در این میان مدل کینتیکی شبه درجه دوم، یک رابطه خوبی از جذب متیلن بلو روی تفاله چای فراهم کرده است. داده های تعادلی در محلول های آبی، با مدل ایزوترم لانگ مویر در مقایسه با فروندلیج، تطبیق بهتر نشان داده است که ظرفیت جذب متیلن بلو روی تفاله چای در دمای 27±2درجه سانتی گراد و8PH= برابر با mg/g 85.16 بوده است. [51].       تحقیق هایی بوسیله انصاری و همکارش در سال 2010در زمینه حذف رنگ متیلن بلو توسط خاک اره[10] ((SD و خا ک اره پوشش داده شده با پلی پیرول[11] ((PPY/SD  صورت گرفته است. اثر متغیرهای مختلف سیستم  مثل PH محلول مورد آزمایش، زمان تماس، غلظت اولیه رنگ و جرم جاذب مورد مطالعه قرار گرفته است. داده های جمع آوری شده در این تحقیق نشان داد که جذب متیلن بلو روی خاک اره در مقایسه با خاک اره پوشش داده شده با پلی پیرول، چندان وابسته به PH نمی باشد، (حداقل از4PH= تا 10PH=) درصد جذب بالا از رنگ متیلن بلو برای جاذب PPY/SDدر12PH= یعنی محیط قلیایی بدست آمده است. ایزوترم های تعادلی بوسیله مدل های لانگ مویر مورد آنالیز قرار گرفتند و با ماکزیمم ظرفیت جذب مونولایر برای  جاذب SD ،mg/g 19.41وبرای جاذب PPY/SD،mg/g  34.36 قابل کاربرد بوده اند.[52]

فصل 2 – مقدمه……………………………………………………………………… 27

2-1)تاریخچه…………………………………………………………………………. 27

2-2 )مروری برمطالعات گذشته در حذف رنگ متیلن بلو…………………………. 27

فصل3:مواد و روش های آزمایش.

آزمایش های جذب با استفاده از همزن و به صورت ناپیوسته انجام شد. حجم تمامی محلول‌های مورد استفاده   50 میلی­لیتر بوده و بعد از انجام هر آزمایش با عمل فیلتراسیون محلول و جاذب را جدا نموده و نمونه را برای آنالیز آماده‌سازی می‌کردیم. برای به دست آوردن شرایط بهینه در فرآیندهای جذب ابتدا باید pH بهینه را معین کرد. برای تعیین pH بهینه در فرایند­های جذب رنگ متیلن بلو  بر روی PPy/ PVA  میزان 0.4گرم از جاذب جداگانه در 50میلی­لیتر محلول رنگی متیلن بلو با غلظت PPM 20 اضافه شدو زمان انجام واکنش برای تست PH برای هر فرایند جذب30 دقیقه بوده است. محدوده­ی عملیاتی pH برای جذب رنگ متیلن بلو بر روی کامپوزیت بین 1تا 11 و دمای ازمایش نیز 20 درجه سانتی­گراد بوده است.بعد از صاف نمودن ، جذب محلول زیر صافی ، توسط دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه گیری گردید.(λmax  =664n) بعد از به دست آوردن pH بهینه، پارامتر بهینه برای زمان تماس و جرم جاذب مشخص می گردد . به منظور تعیین جرم بهینه جاذب. در این قسمت نیز پساب رنگی با حجم 50 میلی­لیتر بوده­است. همچنین pH در این تست میزان بهینه­ی به دست آمده در آزمایشات قبلی بود. محدوده­ی میزان جاذب برای جذب رنگ متیلن بلو توسط PPy/ PVA بین 0.05 تا 0.6 گرم بوده است . دمای آزمایش نیز 20 درجه سانتی­گراد بوده است .برای تعیین زمان تماس بهینه، 0.55 گرم از هر جاذب در50 میلی­لیترمحلول رنگی PPM  20در PHبهینه و زمان بهینه ای که در مرحله قبل بدست آمده بود، اضافه شد. محدوده­ی زمان تماس برای جذب رنگ متیلن بلو بر روی PPY/ PVA بین2تا 18دقیقه بوده است که در هر2 دقیقه از محلول نمونه گرفته می­شده است.

      برای ساخت کامپوزیت پلی پیرول بر روی پلی ونیل الکل ابتدا 100 میلی لیتر آب مقطر داخل بشر ریخته بر روی همزن مغناطیسی گذاشته و در حین هم خوردن 5گرم کلرید آهن 3 به آن اضافه کرده تا به مدت 15 دقیقه هم بخورد و نارنجی رنگ شود. سپس مقدار0.2گرم پلی ونیل الکل به محلول اضافه نموده تا مدت 15 دقیقه همزده شده تا محلول یکنواخت گردد. بعد از آن، یک میلی لیتر مونومر پیرول به آن اضافه و بعد از 5 ساعت که محلول توسط همزن مغناطیسی هم زده شد، محلول با کاغذ صافی صاف شده است. برای از بین بردن ناخالصی های موجود،رسوب به جا مانده روی کاغذ صافی چندین بار با آب مقطر شسته می شود. و سپس رسوب تشکیل شده را روی شیشه ساعت گذاشته تا در دمای اتاق خشک گردد. در نتیجه این سنتز حدودا 1 تا 2 گرم پودر جاذب سیاه رنگ حاصل می شود.

فصل 3-مقدمه……………………………………………………………………….. 33

3-1)مواد و وسایل مورد استفاده…………………………………………………… 33

3-2)تعیین مشخصات رنگ متیلن بلو……………………………………………….. 34

3-3)روش انجام تحقیق………………………………………………………………. 34

3-4)ساخت کامپوزیت PPY/PVA…..ا………………………………………………. 35

3-5)ساخت جاذب پلی پیرول………………………………………………………… 36

فصل4:نتایج وبحث

در این قسمت، ابتدا ساختار جاذب­ها با استفاده از SEM & FTIR مورد آنالیز قرار می­گیرد. سپس اثر عوامل مختلف مانند  pH،  زمان تماس،  میزان جاذب و… مورد بررسی قرار می­گیرد. همچنین سینتیک و ایزوترم­های مختلف فرایند مورد بررسی قرار می­گیرد. در انتها نیز کارارایی جاذب­ها برای تصفیه رنگ متیلن بلو نشان داده خواهد شد. همچنین آنالیز جاذب­ها بعد از فرایند جذب توسط  SEM نیز در انتها ارائه می­شود.

4-1- بررسی ساختار  جاذب ها  به وسیله­یSEM & FTIR

تصویر FTIR از پلی پیرول در شکل 4-1 نشان داده شده است. پیک موجود در cm-1 1542، نشان دهنده پیوند C-Cو   C=Cهمچنین پیک موجود در cm-1 1306 نشان دهنده پیوند C-N،پیک در cm-1 1167مربوط به پیوند C-H، پیوند N-H در پیک cm-1 1041 و پیکهای cm-1 893  و cm-1 745 نشان دهنده پیوندهای بیرونی C-H می باشد ]61[.

      تصویر FTIR برای پلی ونیل الکل در شکل 4-2 نمایش داده شده است. که پیک موجود در cm-1 3250  نشان دهنده پیوند O-H، برا ی پلی ونیل الکل می باشد. همچنین پیک cm-1 2840 پیوند C-H را مشخص می کند. در پیک cm-1 1142 کریستالیزاسیون پیوند پلی ونیل الکل شکل می گیرد. و پیک cm-1 1093 نشانگر پیوند C-O، پیک cm-1 919 مربوط به پیوند CH2 و پیکهای cm-1 854 و cm-1 611 نشان دهنده پیوند C-C و پیوند بیرونی OH می باشد ] 62[.      تصویر  FTIRاز جاذب پلی پیرول بر روی پلی ونیل الکل در شکل 4-3 نشان داده شده است. ساختارPPy/PVA  با استفاده از FTIR (شکل4-1) بررسی شد. پیک­های موجود در FTIR به وضوح نشان می دهد که ماده­ی کت شده بر روی پلی ونیل الکل، پلی پیرول می­باشد. پیک موجود در  cm-11547، نشان دهنده­ی پیوند C-C و C=C  می­باشد. هم­چنین پیک موجود در cm-11450نشان دهنده­ی پیوند C-N میباشد. پیوند C-H در cm-1 1292 و پیوند  N-H، در  cm-1 1037  دارای پیک می­باشد. هم­چنین پیکهای  cm-1781 و 632 نشان دهنده-ی پیوندهای بیرونی  C-H می­باشد. همه­ی این موارد نشان دهنده­ی وجود PPy درکامپوزیت می­باشد

فصل 4-مقدمه……………………………………………………………………….. 38

4-1) بررسی ساختار  جاذب ها  به وسیله­یSEM & FTIR….ا……………….. 38

4-2) بررسی اثر pH  بر روی راندمان حذف……………………………………… 41

4-3) بررسی اثر میزان جاذب بر روی راندمان حذف……………………………… 42

4-4) بررسی اثر زمان انجام واکنش بر روی راندمان حذف………………………. 43

4-5)بررسی اثر غلظت اولیه محلول رنگی متیلن بلو بر راندمان جذب………….. 43

4-6)  بررسی سینتیک جذب………………………………………………………… 44

4-6-1) معادله خطی شده موریس- وبر…………………………………………….. 45

4-6-2) معادله خطی شده شبه درجه یک…………………………………………… 46

4-6-3) معادله خطی شده شبه درجه دوم……………………………………………. 46

4-7) بررسی ایزوترمهای جذب…………………………………………………………. 47

4-7-1)معادله خطی شدهلانگمویر………………………………………………….. 47

4-7-2)معادله خطی شده فرندلیچ………………………………………………….. 48

4-7-3)معادله خطی شده دوبینین ـ رادشکویچ…………………………………… 49

4-8) مقایسه میزان جذب رنگ متیلن بلو بین جاذبهایPPy/PVA& PPy&PVA…ا…………………………………………………………………………. 50

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل 5:جمع بندی و پیشنهادات

5-1) پیش درآمد…………………………………………………………………… 53

5-2) جمع بندی…………………………………………………………………….. 53

5-3) پیشنهادات……………………………………………………………………. 54

منابع و مآخذ…………………………………………………………………………. 55

Abstract

In this study, to investigate the adsorption of methylene blue dye solution 20ppm of methylene blue using polypyrrole composites based on polyvinyl alcohol deals. These tests were conducted in a batch system. Identify the adsorbents synthesized by SEM (Scanning Electron Microscope) & FTIR (Fourier transform infrared) have been conducted. The effect of experimental parameters pH, contact time and initial concentration on adsorption treatment of heat-absorbing dye is studied. According to tests, pH optimum absorption of methylene blue dye using polypyrrole absorption of polyvinyl alcohol at a temperature of 20 ° C, 2 respectively. Absorption increases with increasing contact time and reaches equilibrium after 14 minutes. G 0.4 g adsorbent has been optimally. Then, the adsorption kinetics model of Weber Morris, pseudo first and pseudo second were investigated. Second-degree model to evaluate the kinetics of adsorption of methylene blue dye uptake like better than the other models. In addition, methylene blue dye adsorption isotherms using Langmuir and Freundlich models and Dvoubinin Radshkvych are investigated. Although both Langmuir and Freundlich adsorption to review these two colors can be acceptable, but the absorption of the Langmuir isotherm provided a better results



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان