٭تعیین ایزوترم جذب رنگ متیلن بلو
فصل دوم
مطالعات کتابخانه ای
فصل 2 – مقدمه
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 و همکارانش روی یک ماده معدنی وافر در اردن به نام دیاتومیت ATD))، 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 و همکارانش در زمینه جذب متیلن بلو از محلولهای آبی توسط ضایعات میوه پاژل زرد ،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 (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 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 (pw)،نسبت به زمانی که تحت عملیات شیمیایی با اسید قرار گرفته و یک ماده کربنی غیر فعال تولید شده ، ((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 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 ((SD و خا ک اره پوشش داده شده با پلی پیرول ((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]
مطالعه ای توسط کیوانی و همکارانش در زمینه کاربرد پلی آنیلین پوشش داده شده روی خاک اره چوب برای حذف رنگ متیلن بلو از محلول های آبی1 ((PAN/SDصورت گرفته است.آزمایش‌های جذب در سیستم ناپیوسته و با بررسی تاثیر متغیرهای مختلف سیستم مثل جرم جاذب، غلظت اولیه رنگ، PH و زمان تماس انجام گرفته است. به منظور یافتن تاثیرPH ،0.5 گرم از جاذب مورد مطالعه با 50 میلی لیتر از محلول متیلن بلو با غلظت PPM 10، به طور جداگانه به مدت یک ساعت همراه با همزدن ملایم در دمای اتاق در رنج PHاز 1 تا 12 مورد آنالیز قرارگرفت. نتایج حاکی از آن بوده است که افزایش PHمحلول در محدوده ذکر شده، منجر به افزایش میزان حذف رنگ گردیده است و 9ph= ، با درصد حذف رنگ برابر با 99.5% به عنوان ph بهینه، انتخاب گردیده است. همچنین آزمایش های انجام شده به منظور بررسی تاثیر جرم جاذب بر راندمان حذف نشان داده است که با افزایش جرم جاذب در محدوده ی 0.1 تا 1 گرم، در 9 ph= وبرداشتن 100 میلی لیتر از متیلن بلو با غلظت ppm 50، درصد جذب نیز افزایش یافته است. داده های تعادلی با مدل ایزوترم لانگ مویر در مقایسه با لانگ مویر، پوش بهتری نشان داده است به طوری که ضریب همبستگی در ایزوترم لانگ مویر برابر با 0.987 بوده است و ظرفیت جذب تعادلی شان برابر با mg/g 8.3،بوده است.[53]
فصل سوم
مواد و روش های آزمایش
فصل 3-مقدمه