مطالعات تجزیه (رنگ ‌زدایی) فوتوکاتالیستی بر روی رنگ آبی HBR آنتراکینون

مطالعات تجزیه (رنگ ‌زدایی) فوتوکاتالیستی بر روی رنگ آبی HBR آنتراکینون – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه شیمی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه ۲۰ الی ۱۰۰% رایگان مقالات ترجمه شده

۱- قابلیت مطالعه رایگان ۲۰ الی ۱۰۰ درصدی مقالات ۲- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر ۳ فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر

مطالعات تجزیه (رنگ‌زدایی) فوتوکاتالیستی بر روی رنگ آبی HBR آنتراکینون

دپارتمان تکنولوژی آلی، شیمی، شیمی فیزیک

 ۲۰۰۳

خلاصه

در این تحقیق مطالعات تجزیه فوتوکاتالیستی رنگ آبی HBR ، در سه مقدار PH و با استفاده از نور یک لامپ w۱۵۰ ، یک لامپ اسرام دولوکس w۱۱، و نور غیرمستقیم خورشید، مورد بررسی قرار می گیرد.

 بالاترین سرعت تجزیه با تشعشع فرابنفش در یک PH بازی فراهم می‌شود. این تجزیه در حمام رنگ مصنوعی ضعیف نیز گزارش می‌شود.

مقدمه

 فرآیندهای پیشرفته اکسیداسیون (AOP) ، عمدتا به علت بازده بالا و سادگی عمل، برای فرآوری سیال خروجی (پساب) بسیار مناسب است.

ترکیب پرتو فرابنفش (UV) با کاتالیزورهایی نظیر  TiO_۲ از جمله روشهایی است که در سالیان اخیر نظرها را به خود جلب کرده است. این جلب نظر، ‌به علت تأثیر آن در معدنی کردن ترکیبات آلی شامل رنگهای آلاینده در پسابهای نساجی می‌باشد. نکته قابل توجه در این فرآیند فوتوکاتالیستی، عمدتا هزینه پایین کاتالیزور() و این واقعیت است که می‌توان از نور خورشید در این خصوص بهره‌ گرفت. بنابراین، تجهیزات نیروی برق و هزینه های عملیاتی به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابند.

مطالعات قبلی گروه ما بر روی رنگهای ساده آزو  و بر روی رنگ سبز مالاکیت اکنون به رنگ تجاری نوع آنتراکینون ، رنگ آبی HBR ، تعمیم یافته است.

مقاله حاضر، بازده کاربرد فوتوکاتالیزور برای تجزیه رنگ آبی HBR را ارزیابی می‌کند. برای این کار از محلولهای آبی با مقادیر PH متفاوت و یا از پساب مصنوعی حمام‌رنگ تحت هر دو پرتوی UV و پرتوی غیرمستقیم خورشید، در حضور  TiO_۲ Degussa P25 ، بعنوان کاتالیزور استفاده می شود.

در حال حاضر این نکته کاملا معلوم است که هنگامی که یک سوسپانسیون آبی TiO_۲ تحت تابش نوری با انرژی بزرگتر از انرژی شکاف نوار نیم رساناها

(hv>Eg=3.2 eV) قرار می گیرد ، الکترونهای نوار رسانایی (e^–) و حفره های نوار ظرفیت (h⁺) تشکیل می‌شوند. الکترونهای تولید شده با نور با O_۲ مولکولی جذب شده واکنش داده و آن را به رادیکال آنیون سوپراکسید  کاهش می‌دهد. همچنین حفره های تولید شده نوری می توانند مولکولهای آلی را مستقیما اکسید کنند یا یونهای  و مولکولهای H_۲O که جذب سطوح TiO_۲ شده اند را به رادیکالهای  اکسید نماید. این اجزا می توانند به عنوان عوامل اکسید کننده عمل نموده و به آسانی به مولکولهای آلی جذب شده یا اجزایی که در نزدیکی سطح کاتالیزور قرار دارند حمله کنند و  سرانجام، معدنی شدن کامل آنها حاصل می‌شود (معادلات ۱تا۵) (شکل ۱).

بخش تجربی

الف) مواد و روشها

در این تحقیقات، یک نمونه تجاری رنگ آبی HBR بدون خالص‌سازی بیشتر بکار برده شد. فوتوکاتالیزور بکار رفته Degussa p-2s Tio_۲  بود. دیگر مواد شیمیایی بکار رفته دارای کیفیت تجاری بودند. افزودنیهای رنگ همگی از شرکت بایر بودند. اصلاح PH محلولهای رنگ پیش از تجزیه توسط سدیم هیدروکسید ۶مولار یا پرکلریک اسید تجاری ۱/۰ مولار انجام شد. طیف‌های – مریی بر روی اسپکتروفوتومتر هیتاچی U-2000 ثبت گردید. طیف‌های  در دستگاه petkin Elmer FTIR-1600 تعیین گردید. در آزمایشهای HPLC، از پمپ Jasco pu-980 ، آشکارساز  – مریی Jasco UV975 و ثبت کننده Shimadzu , C-R6A Chromatopac استفاده گردید. به علاوه، ستون Lichrospher 100 PR-18 , 5Mm 250*4mm , Merck ۵۰۹۸ نیز بکار برده شد. مطالعات در ناحیه  با استفاده از یک راکتور غوطه‌وری (شناوری) انجام شد که این راکتور به یک لامپ بخار جیوه دارای فشار متوسط w۱۵۰ با خنک‌کننده بیرونی (Heraeus ، شکل۲) و یا با به نور غیرمستقیم خورشید بر روی میز آزمایشگاه (شدت نور بین ۶۰۰۰ و ۷۳۰۰ لاکس که توسط Testo s45 تعیین می‌شد) مجهز بود. در آزمایشهای اخیر از یک فلاسک پیرکس با قطر داخلی ۵/۲۲ سانتی‌متر استفاده شد. منبع نوری دیگری که بکار گرفته شد، لامپ اسرام دولوکس ۱۱ وات بود که توسط یک روکش شیشه‌ای احاطه و سپس در داخل همان فلاسک بکار رفته برای آزمایشهای UV قرار داده شد. محلولها در طی تابش به صورت مغناطیسی به هم زده می شدند.

ب) مطالعات فوتوکاتالیستی

آزمایشها در محلولهای آبی‌ رنگ

مطالعات تجزیه فوتوکاتالیستی محلولهای آبی رنگ آبی HBR در هر مورد با استفاده از محلول ۱۰ میلی‌گرمی رنگ در یک لیتر آب انجام شد. غلظت کاتالیزور همیشه  بود. PH  همانگونه که در بالا توضیح داده شد، به مقدار صحیح اصلاح گردید.

محلول رنگ، پس از افزودن فوتوکاتالیزور و قبل از تابش، بصورت مغناطیسی به مدت ۳۰ دقیقه در تاریکی به هم زده شد تا به تعادل برسد. در طول این مرحله هیچ پدیده ای مشاهده نشد (عدم تغییر در جذب محلول). سپس تابش شروع شد و مخلوط در تمامی طول آزمایش به هم زده می شد. اجزای آن در فواصل زمانی مشخص خارج ‌شده و بعد از سانتریفوژ کردن و یا فیلتراسیون توسط فیلترسرنگی ۲/۰ ، ‌طیف‌ جذب توسط اسپکتروفوتومتر هیتاچی ۲۰۰۰-UV تعیین گردید. حجمهای تابشی عبارت بودند از: ۷۰۰ میلی‌لیتر برای نور حاصل از لامپهای اسرام دولوکس w۱۵۰ و w۱۱  و ۴۰۰ میلی‌لیتر برای نور غیرمستقیم خورشید.

نتایج و بحث

آزمایشهای اولیه با پرتو فرابنفش و در سه مقدار PH ، ۵/۵ ، ‌۸/۷ و‌ ۶/۱۲ انجام شدند. این پدیده مشاهده شد که رنگ‌زدایی در محلول بازی سریعتر است و پس از ۶ دقیقه تابش به ۸۰% می‌رسد (شکل۳) .

مطالعات با حمام رنگ مصنوعی

در تلاش برای ارتباط دادن تحقیق حاضر با شرایط واقعی که شامل رنگ‌زدایی از پساب صنعتی محتوی رنگهای آنتراکیتونی بود، تصمیم گرفته شد حمام رنگ ضعیف مشابهی ایجاد شده و پاسخ آن به تجزیه فوتوکاتالیستی توسط نور ماورای بنفش (UV) مورد بررسی قرار گیرد. طیفهای جذبی حاصل از اجزای برداشته شده در ۰ ، ۱۵‌ ، ۳۰ ، ۴۵ ، ۹۰ دقیقه در شکل ۶ نشان داده شده اند.

تعیین سرعت اولیه رنگ‌زدایی (r_۰)

اطلاعات نشان داده شده در جدول زیر ، به نمونه‌های مربوط می‌شود که در طول ۱۲ دقیقه اولیه تشعشع، هر دو دقیقه یکبار اندازه‌گیری شده است. منحنی‌های کالیبراسیون (جذب/غلظت ، mgl^-۱) برای ۳ مقدار PH بدست آمده اند . از این منحنی ها، غلظت هر نمونه تعیین گردید. منحنی‌های log c_o / c=f(t) بصورت خطی بوده و از ضریب همبستگی بالایی برخوردار بودند.

تلاش جهت آنالیز محصولات تجزیه

مطالعات بر روی آلکیل‌آمینوآنتراکینونها نشان می‌دهد که محتمل‌ترین محصولات (بعد از آلکیل‌زدایی) که در زیر نشان داده شده‌اند، از جایگزینی NH_۲ با گروههای هیدروکسیل، اکسیداسیون گروههای آمینو و فرمیلاسیون حاصل شده‌اند.

نتایج HPLC

آنالیز به وسیله HPLC با استفاده از یک محلول آمونیم سولفات M۱۵/۰ در استونیتریل() بعنوان فاز متحرک انجام شد. سیستم، کارآیی خوبی را با مواد شروع کننده داشت (شکل۸) اما نتایج بدست آمده از استخراج اتری مخلوط واکنش ناامید کننده ‌بود، که علت آن پایین بودن غلظت محصولات استخراج بود . بعد از ۹۰ دقیقه تابش، هنوز احتمال مشاهده تشکیل سه محصول از رنگ شروع کننده با زمان بقای کم وجود داشت (شکل۸). رنگ آبی HBR زمانی که محلول  استونیتریل (۲/۰) به رنگ تزریق شد و جریان پساب در مقدار mL/min ۷/۰ نگه داشته شد و آشکار کننده  – مریی در ۵۸۷ نانومتر تنظیم گردید، زمان بقای ۶٫۸۵ دقیقه را بدست داد.

آنالیز مادون قرمز

عصاره‌های بازی و اسیدی، پس از ۹۰ دقیقه تابش، که سبب ایجاد روغنهای بی‌رنگی شد، به صورت یک فیلم مایع توسط IR مورد آنالیز قرار گرفت و مشخص گردید که از IR رنگ متفاوت می‌باشد. رنگ آبی HBR یک نوار کربونیل کاملا پایینی را نشان داد و احتمالا بر نوارهای حاصل از ارتعاشات کششی آروماتیک C=C , C=N منطبق می‌باشد(شکل۹الف). برای محصولات حاصل از تشعشع UV نوارهای جدیدی را می‌توان، در ۱۷۴۱ و cm^-۱ ۱۷۳۴ (احتمالا بواسطه آنکه نوارهای کششیCO از حلقه‌های آنتراکینون متفاوت است) و ۲۸۵۳ (احتمالا بواسطه ارتعاش کششی H حاصل از CHO ) و cm^-۱۱۴۵۸، مشاهده نمود (شکل ۹ب،ج).

نتیجه گیری

تحقیق ارائه شده در این مبحث بوضوح نشان می‌دهد که روشهای فوتوکاتالیستی برای تجزیه رنگ آبی HBR یا پسابهای محتوی آن اطمینان بخش هستند اما مطالعات بیشتری مورد نیاز است تا بهترین شرایط تابش در این خصوص معلوم شده و همچنین محصولات تجزیه مربوط به آن  بگونه‌ای مناسب شناسایی شوند.