تخریب سونوشیمیایی MG

تخریب سونوشیمیایی MG

تخریب سونوشیمیایی MG و اثر آن در مابقی مواد

روش اندازه‌گیری غلظت MG ……………………………………………………………………………..

2-5- روش کار…………………………………………………………………………………………………………….

2-5-1- روش کار بررسی اثر غلظت اولیه MG در فرایند تخریب سونوشیمیایی ……………

2-5-2- روش کار بررسی اثر امواج ماورا صوت در تخریب سونوشیمیایی MG ……………

2-5-3- روش کار بررسی اثر پرسولفات در تخریب التراسونیکی MG …………………………

2-5-4- روش کار بررسی اثر آهن در فرایند تخریب سونوشیمیایی MG ………………………

2-5-5- روش کار بررسی اثر پرسولفات فعال‌شده توسط آهن در تخریب سونوشیمیاییMG

2-5-6- روش کار بررسی اثر رزین آهن در فرایند تخریب سونوشیمیایی MG ……………..

2-5-7- روش کار بررسی اثر کبالت در فرایند تخریب سونوشیمیایی MG …………………..

2-5-8- روش کار بررسی اثر پرسولفات فعال شده توسط کبالت در تخریب سونوشیمیایی MG

2-5-9- روش کار بررسی اثر رزین کبالت در فرایند تخریب سونوشیمیایی MG …………

2-5-10- روش کار بررسی اثر pH ……………………………………………………………………….

2-6- نحوه ارائه نتایج ……………………………………………………………………………………………….

فصل سوم : نتایج و بحث

3-1- تأثیر پارامترهای مختلف در تخریب MG توسط فرایند US …………………………………….

3-1-1- اثر غلظت اولیه MG در فرایند US ……………………………………………………………..

3-1-2- اثر کاتالیزورها …………………………………………………………………………………………..

3-1-2-1- اثر پرسولفات در فرایند سونوشیمیایی MG …………………………………………

3-1-2-2- اثر آهن درفرایند تخریب سونوشیمیایی MG ………………………………………

3-1-2-3- اثر پرسولفات توسط آهن در تخریب سونوشیمیایی  MG……………………..

3-1-2-4- اثر رزین آهن در تخریب سونوشیمیایی MG ………………………………………

3-1-2-5- اثر کبالت در فرایند سونوشیمیایی MG ……………………………………………….

3-1-2-6- اثر پرسولفات فعال شده توسط کبالت در تخریب سونوشیمیایی MG ……..

3-1-2-7- اثر رزین کبالت در تخریب سونوشیمیایی MG …………………………………….

3-1-3- اثر pH در تخریب سونوشیمیایی MG در حضور رزین آهن ………………………….

3-1-4- اثر pH در تخریب سوتوشیمیایی MG در حضور رزین کبالت ……………………….

3-1-5- اثر مقدار پرسولفات در حضور رزین آهن در تخریب سونوشیمیایی MG ………..

3-1-6- اثر مقدار پرسولفات در حضور رزین کبالت در تخریب سونوشیمیایی MG ………

3-1-7- اثر مقدار رزین آهن در تخریب سونوشیمیایی MG ……………………………………….

3-1-8- اثر مقدار رزین کبالت در تخریب سونوشیمیایی MG …………………………………….

3-1-9- اثر زمان در تخریب سونوشیمیایی MG در حضور کاتالیزور آهن ……………………

3-1-10- اثر زمان در تخریب سونوشیمیایی MG در حضور کاتالیزور کبالت ………………

3-2- FT-IR  …………………………….

3-2-1- بررسی تغییرات طیف‌سنجی  FT-IR برای تخریب سونوشیمیایی MG در حضور کاتالیزور آهن

3-2-2- بررسی تغییرات طیف‌سنجی FT-IR برای تخریب سونوشیمیایی MG در حضور کاتالیزور کبالت

منابع

روش اندازه‌گیری غلظت MG

برای اندازه‌گیری غلظت  MG، از مشخصات جذبی این ماده در ناحیه UV-Vis استفاده می‌شود. جهت تعیین طول موج ماکزیمم (λ_max) در محدوده‌ی nm700 -190 بوسیله دستگاه اسپکتروفتومتر دو شعاعی طیف جذبی رسم گردید. (شکل 2-2) همان طوری که در شکل 2-2 دیده می‌شود، طیف جذبی آن سه جذب در طول موج‌های 617 و 425 و 316 نانومتر می‌دهد که جذب شدید در nm 617 مشاهده شد. لذا همین طول موج برای اندازه‌گیری غلظت MG انتخاب شده است. پس از تعیین λ_max رسم نمودار کالیبراسیون جهت تعیین غلظت نمونه‌های مجهول ضروری می‌باشد. بنابراین هفت محلول با غلظت‌های مختلف از MG تهیه و جذب آن‌ها در طول موج nm 617و با سل شیشه ای cm 1اندازه‌گیری و در جدول 2-2 ارائه شده است.

روش کار بررسی اثر غلظت اولیه MG در فرایند تخریب سونوشیمیایی

mL 30 از محلول MG به غلظت اولیه 1و 5 و10و20 و30و40 و50 (mgL^-1) را تهیه کرده و در داخل بالن ته‌گرد mL 50 می‌ریزیم.  از بالن در تماس با آب حمام التراسونیک است. محدوده ی تغییرات دمایی حمام  ℃2±  می‌باشد. جذب اولیه محلول‌هایمان را یادداشت کرده و سپس حمام التراسونیک را روشن می‌کنیم و همزمان کرونومتر راروشن می‌کنیم و در بازه های زمانی 5 دقیقه نمونه‌برداری می‌کنیم و جذب را توسط دستگاه اسپکتروفتومتردر λ_max ، nm617 اندازه‌گیری می‌کنیم. سپس با استفاده از نمودار کالیبراسیون رسم شده مقادیر جذب را به غلظت تبدیل می‌کنیم.

روش کار بررسی اثر امواج ماورا صوت در تخریب سونوشیمیایی MG

mL 30 از محلول MG به غلظت mgL^-130 را تهیه کرده و به داخل بالن ته‌گرد mL 50 می‌ریزیم.  از بالن در داخل آب حمام التراسونیک فرو رفته است. دمای حمام را در  ℃2±25 تنظیم می‌کنیم. بقیه مراحل مطابق با روش کار ذکر شده در بخش 2-5-1 می‌باشد.

 روش کار بررسی اثر پرسولفات در تخریب التراسونیکی MG

mL30 از محلول MG با غلظت mgL^-1 30 که حاوی پرسولفات پتاسیم به غلظت L/g 11 را تهیه و آن را داخل بالن ته‌گرد با گنجایش mL 50 ریخته و سپس آن را به حمام التراسونیک با فرکانس kHz35 منتقل می‌کنیم.  از بالن داخل آب حمام التراسونیک می‌باشد. دمای حمام ℃2±25 است. بقیه مراحل مطابق با روش کار ذکر شده در بخش 2-5-1 می‌باشد.

تأثیر پارامترهای مختلف در تخریب MG توسط فرایند US

 اثر غلظت اولیه MG در فرایند US

از دیدگاه کاربردی ارتباط بین میزان حذف با غلظت اولیه آلاینده مهم است . بنابراین با انتخاب غلظت  30 میلی‌گرم بر لیتر به عنوان غلظت بهینه ی MG  برای انجام واکنش در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است . در شکل 3-1 میزان حذف برای MG به غلظت mgL^-130  نشان داده شده است . شکل 3-1 چنان نشان می دهد که میزان حذف شدن با افزایش غلظت اولیه MG کاهش پیدا می‌کند که علت آن را می‌توان چنین توضیح داد : زمانی که غلظت اولیه ی MG  افزایش پیدا می‌کند غلظت ترکیبات حد واسط تولید شده نیز زیادتر می‌شود  اما در شرایط ثابت عملیاتی میزان ناحیه ی بین سطحی تغییر نمی‌کند لذا انجام واکنش توسط این ناحیه محدود می‌شود و با افزایش غلظت اولیه ی MG  ناحیه بین سطحی  محل موثر بر انجام واکنش می‌باشد]25 [. منحنی نیمه‌لگاریتمی غلظت MG  برای غلظت mgL^-130 این ترکیب نسبت به مدت زمان سونیکاسیون در شکل 3-2 نشان داده شده است . خط راست به دست آمده ثابت می‌کند برای حذف MG با روش سونیکاسیون ، سینتیک واکنش از شبه مرتبه اول پیروی می‌کند .

شکل 3-3 نمودار درصد رنگ‌زدایی برحسب زمان سونیکاسیون را نشان می‌دهد ، که بیشترین درصد رنگ زدایی در این آزمایش 33 ٪  می باشد . مکانیسم تخریبMG  بدین صورت است که چون MG یک ترکیب غیر فرار است ، سطح مشترک حباب و مایع به عنوان ناحیه ی موثر انجام واکنش در فرایند US در نظر گرفته می شود ]12 [. هر دو فرایند شکست حرارتی (Pyrolysis) و واکنش با رادیکال های آزاد در سطح مشترک می توانند انجام شوند اما در غلظت های کم ماده حل شونده ، واکنش های رادیکال آزاد غالب هستند]11 [.همانطور که قبلا ذکر شد ، سینتیک واکنش سونوشیمیایی MG از شبه مرتبه اول پیروی می کند :

اثر رزین آهن در تخریب سونوشیمیایی MG

از نتایج بدست آمده از بخش‌های قبلی ملاحظه می‌کنیم که برای از بین بردن اثر آهن به عنوان آلاینده از محلولمان نیاز به استفاده از یک ماده حمایت‌کننده مناسب برای بی‌حرکت کردن کاتالیزور داریم.در این قسمت از رزین کاتیونی استفاده می کنیم چون یون‌های آهن با یون‌های H⁺ حاضر در رزین کاتیونی مبادله می‌شوند از این رو از رزین آهن به جای محلول آهن (II) در فرایند تخریب التراسونیکی MG استفاده می‌کنیم. جدول 3-4 و شکل 3-7 از نتایج روش کار اثر رزین آن که در بخش 2-5-6 ذکر شده بدست آمده‌اند. میزان درصد رنگ‌زدایی بر حسب زمان سونیکاسیون در شکل 3-7 آورده شده است که بیشترین درصد رنگ‌زدایی 38% می‌باشد.با مقایسه نتایج حاصل از این قسمت با بخش  3-1-2-2-  می توان چنین نتیجه گرفت که درصد رنگ زدایی در حضور رزین آهن در مقایسه با خود محلول آهن (II) ،13 ٪ کمتر می باشد.

اثر رزین کبالت در تخریب سونوشیمیایی MG

با استفاده از یک ماده حمایت‌کننده مناسب برای بی حرکت کردن کاتالیزور می‌توانیم تأثیر کبالت را به عنوان آلاینده‌ای در محلولمان از بین ببریم. لذا با استفاده از رزین کاتیونی این امر میسر می‌شود زیرا که یون‌های کبالت با یون‌های H⁺ موجود در رزین کاتیونی مبادله می‌شوند. به همین علت در این بخش از آزمایش بجای کبالت از رزین کبالت در طی فرایند تخریب سنوشیمیایی MG استفاده می‌کنیم. جدول 3-7 و شکل 3-10 که از نتایج روش کار اثر رزین کبالت که در بخش 2-5-9 ذکر شده بدست آمده‌اند. میزان درصد رنگ‌زدایی بر حسب زمان سونیکاسیون در شکل 3-10 نشان داده شده است. میزان درصد رنگ‌زدایی بر حسب زمان تابش‌دهی امواج ماورا صوت 43% می‌باشد.

جهت مشاهده نمونه های دیگر از ادبیات ، پیشینه تحقیق و مبانی نظری پایان نامه های شیمی کلیک کنید.

نمونه ای از فهرست منابع

1. Nageswara Rao, A., Sivasankar, B., Sadasivam, V., 2009, Kinetic study on photocatalytic degradation of Direct Yellow 12 in the presence of ZnO catalyst, J. Mol. Catal. A-Chem, 306, 77-81.
2. Sauer, T., Neto, G.C., Jose, H.J., and Moreira, R.F.P.M., 2002, Kinetic of photocatalytic degradation of reactive dyes in a TiO₂ slurry reactor, J.Photochem. Photobiol. A, 149, 147-154.
3. Saquib, M., and Muneer, M., 2003, TiO₂-mediated photocatalytic degradation of triphenylmethane dye (gentian violet), in aqueous suspensions, Dyes Pigments, 56, 37-49.
4. Colonna, G.M., Caronna, T., Marcandalli, B.,1999, Oxidative degradation of dyes

by ultraviolet radiation in the presence of hydrogen peroxide, Dyes Pigments,41,

211–220.

5. Poon, C.S., Huang, Q., Fung, P.C., Degradation kinetics of cuprophenyl yellow RL by UV/H₂O₂/ultrasonication (US) process in aqueous solution,Chemosphere, 38, 1005-1014.
6. Daneshvar, N., Ashassi-Sorkhabi, H., Tizpar, A., 2003, Decolorization of orange II by electrocoagulation method, Sep.Purif. Technol., 31, 153-162.
7. Vončina, D.B., and Majcen-Le-Marechal, A., 2003, Reactive dye decolorization using combined ultrasound/H₂O₂, Dyes Pigments, 59, 173-179.8. Tanaka, K., Padermpole, K., and Hisanage, T., 2000, Photocatalytic degradation of commercial azo dyes, Water Res., 34, 327-333.
8. Hachem. C., Boequillon, F., Zahraa, O., and Bouchy, M., 2001, Decolorization of textile industry wastewater by photocatalytic degradation process, Dyes Pigments, 49, 117-125.
9. Behnajady, M.A., and Modirshahla, N., 2006, Kinetic modeling on photooxidative degradation of C.I. Acid Orange 7 in a tubular continuous-flow photoreactor, Chemosphere, 62, 1543-1548.
10. Adewuyi, Y.G., 2001, Sonochemistry: environmental science and engineering applications, Ind. Eng. Chem. Res., 40, 4681-4715.

12. Okitsu, K., Iwasaki, K., Yobiko, Y., Bandow, H., Nishimura, R., and Maeda, Y., 2005, Sonochemical degradation of azo dyes in aqueous solution: A new heterogeneous kinetics model taking into account the local concentration of OH radicals and azo dyes, Ultrasonics Sonochem, 12, 255-262.

13. …

14. …