تجزیه (رنگ ‌زدایی) فوتوکاتالیستی رنگ آبی HBR آنتراکینون

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

مقالات ترجمه شده آماده گروه شیمی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

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

خلاصه

در این تحقیق مطالعات تجزیه فوتوکاتالیستی رنگ آبی HBR ، در سه مقدار PH و با استفاده از نور یک لامپ w150 ، یک لامپ اسرام دولوکس w11، 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.

تجزیه (رنگ ‌زدایی) فوتوکاتالیستی رنگ آبی HBR آنتراکینون

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  TiO₂ 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  TiO₂ Degussa P25 ، بعنوان کاتالیزور استفاده می شود.

تجزیه (رنگ ‌زدایی) فوتوکاتالیستی رنگ آبی HBR آنتراکینون

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 Tio₂  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 5098 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 w150 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 w150 و w11  و ۴۰۰ میلی‌لیتر برای نور غیرمستقیم خورشید.

تجزیه (رنگ ‌زدایی) فوتوکاتالیستی رنگ آبی HBR آنتراکینون

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 (r₀)

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^-1) 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 NH₂ با گروههای هیدروکسیل، اکسیداسیون گروههای آمینو و فرمیلاسیون حاصل شده‌اند.

تجزیه (رنگ ‌زدایی) فوتوکاتالیستی رنگ آبی HBR آنتراکینون

نتایج HPLC

آنالیز به وسیله HPLC با استفاده از یک محلول آمونیم سولفات M15/0 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 7/0 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^-1 1734 (احتمالا بواسطه آنکه نوارهای کششیCO از حلقه‌های آنتراکینون متفاوت است) و ۲۸۵۳ (احتمالا بواسطه ارتعاش کششی H حاصل از CHO ) و cm^-11458، مشاهده نمود (شکل ۹ب،ج).

تجزیه (رنگ ‌زدایی) فوتوکاتالیستی رنگ آبی HBR آنتراکینون

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.