No category

پایان نامه با کلید واژگان دسته بندی، منابع معتبر، ظرفیت جذب، مواد معدنی

دسامبر 1, 2018

نام اسپکتروسکوپ شده‌است که وظیفه‌ی تاباندن پرتو نوری به نمونه‌ها و اندازه‌گیری میزان جذب به شکل لگاریتمی‌را دارد. به عبارت دیگر خروجی دستگاه به شکل لگاریم مقدار عبور به شدت نور تابانده شده می‌باشد.
۱-۱۰ اساس کار دستگاه اسپکتروسکوپ‏
اسپکتروفتومترها، تجهیزاتی است که جذب یا عبور طول موج‌های مشخصی از انرژی تابشی (نور) از یک آنالیت را در یک محلول تعیین می‌کنند. به دلیل تفاوت در تعداد و آرایش گروه‌ها، پیوندهای دوگانه اتم‌های کربن در هر مولکول نور را در طول موج‌های خاص با الگوی طیف مشخص، جذب می‌کند. بر اساس قانون بیر – لامبرت۲۲، مقدار نوری که در این طول موج مشخص جذب می‌شود مستقیماً با غلظت آن نمونه شیمیایی متناسب است. اسپکتروفتومترهای مرئی و فرابنفش، رایج‌ترین دستگاه‌های جذب سنجی در مراکز تشخیصی و آزمایشگاهی است.‏
۱-۱۰-۱ اسپکتروفتومتر نور مرئی
در آزمایشگاه‌ها، بخش گسترده ای از اندازه گیری‌ها بر اساس واکنش‌های جذب سنجی صورت می‌پذیرد. فعالیت اکثر آنزیم‌ها، تری گلیسیرید، کلسترول، لیپو پروتئین‌ها، قند، کراتینین، اوره و… طیف وسیعی از آنالیت‌ها با کاربردهای بالینی و تحقیقاتی، طیف وسیعی از داروها و بخش گسترده‌ای از متابولیت‌ها با اسپکتروفتومتری قابل سنجش است. بررسی ساختمان مولکولی، شناسائی ترکیبات، مقایسه ساختمان‌ها، یافتن طول موج ماکزیمم جذب و . . . از دیگر کاربردهای اسپکتروفتومتری در مسائل تحقیقاتی است.‏
۱-۱۰-۲ اجزاء دستگاه ‏
‏۶ قسمت اصلی در ساختمان اسپکتروفتومترها وجود دارد که عبارت است از:
۱ منبع نور۲۳‎
۲ تکفام ساز ‏۲۴
۳ ‎متمرکز کننده پرتو۲۵
۴ ‎محل نمونه۲۶
۵ ‎آشکارساز۲۷
۶ ‎دستگاه نمایش خروجی۲۸
۷ منبع نور۲۹
دستگاه اسپکتروسکوپ دارای یک منبع نوری است که با استفاده از یک مسیر باریکه ساز، و یک منشور مثلثی، طول موج خاصی از نور که در طول آزمایش مورد نیاز می‌باشد را فراهم می‌کند، و در طرف دیگر، دارای یک فتوسل حساس، برای حس‌کردن مقدار کاهش نور تابیده شده بر روی آن می‌باشد. به همراه مدار تحلیل کننده که‌این تغییرات را تقویت کرده و به همراه روابط منطقی که به صورت برنامه وقبلاً به دستگاه داده شده، خروجی مطلوب را تولید می‌کند.
شکل ۱-۳ مربوط به دستگاهی است که نویسنده در سال ۱۳۸۲، زمانی که دانش آموز سوم دبیرستان بود، به کمک دوستان خود ساخته است. در مقایسه با دستگاه موجود در آزمایشگاه،‌این دستگاه قادر است اسپکتروفوتومتری را برای سیستم‌های گازی انجام دهد، همان طور که در شکل ۱-۳ مشخص است، دستگاه دارای موتور مکنده می‌باشد که گاز محیط مورد آزمایش را به درون محفظه ی دستگاه که به صورت داکت با طول ۱۰ سانتی متر است، وارد کرده و با استفاده از تغییرات قرار گرفتن مولکول‌های گازی در مسیر نوری مقدار جذب نور توسط مولکول‌های گازی را اندازه گیری می‌کند. شکل ۱-۴. نمونه‌ی مشابه به کار رفته در آزمایش‌های تحقیقاتی محیط‌های متخلخل نشان می‌دهد.
شکل ۱- ۳. دستگاه اسپکتروسکوپ ساخته شده برای گازها
شکل ۱- ۴. دستگاه اسپکتروفوتومتر UNICO مدل ۲۱۰۰
۱-۱۰-۳ طرز تعیین غلظت یک ماده توسط اسپکتروفتومتر
تهیه محلول بلانک (یا محلولی که دارای تمامی گونه‌ها بغیر از گونه مورد نظراست.)، تهیه نمونه‌های استاندارد از گونه‌ موردنظر با غلظتهای مشخص، قرائت جذب محلولهای استاندارد، رسم جذب برحسب غلظتهای استاندارد و بدست آوردن نمودار کالیبراسیون، اندازه‌گیری جذب محلول مجهول و بدست آوردن غلظت مجهول از روی نمودار، درعمل ابتدا محلول بلانک در سل قرار داده شده شکاف منبع تابش بسته شده ۱۰۰% جذب یا صفر درصد عبور تنظیم می‌شود، سپس شکاف منبع تابش باز شده ۱۰۰% عبور یا صفر درصد جذب تنظیم می‌شود‌، بعد از تنظیم صفر و ۱۰۰جذب محلولهای استاندارد و مجهول اندازه‌گیری می‌شود. این عمل در دستگاهها توسط صفر اتوماتیک۳۰ یا عبور صفر درصد۳۱، تنظیم می‌گردد.
۱-۱۱ رنگ‌ها و خواص آن‌ها
رنگ‌ها از نظر دسته بندی یه سه دسته‌ی :
* رنگ‌های اسیدی،
* رنگ‌های بازی،
* رنگ‌های خنثی،
تقسیم می‌شوند.
که به بررسی ویژگی هر کدام پرداخته می‌شود:
۱-۱۱-۱ رنگ‌های اسیدی یا آنیونی
رنگ‌های آنیونی، رنگ‌هایی هستند که قسمت فعال آن‌ها از نظر رنگ آمیزی بنیان اسید‌های آلی هستند که با یک فلز‌ترکیب شده و سیتوپلاسم و کولاژن را به خوبی‌رنگ می‌کنند.‌این رنگ‌ها، نمک‌های سدیم، اسید‌های سولفوریک هستند که در رنگرزی ابریشم و الیاف مصنوعی بهتر از رنگ‌های خنثی عمل می‌کنند.
۱-۱۱-۲ رنگ‌های بازی یا کاتیونی
این نوع از رنگ‌ها،‌ترکیبات آلی یا هیدروکلریدها می‌باشند که کرمورفورها بصورت کاتیونی است، از‌این نظر‌این دسته از رنگ‌ها را رنگ‌های کاتیونی نیز می‌گویند و معمولاً دارای فرم عمومی‌HO-R-NH2 می‌باشند. رنگ‌های کاتیونی موقعی ظاهر می‌شود که به صورت نمک در‌اید. رنگ‌ها مختلفی که به‌این گروه تعلق دارند عبارت است از:
* مشتقات‌تری فنیل متان نظیر مالاکیت سبز، متیل سبز و …
* مشتقات تیازین که بارزترین نمونه‌ی آن آبی متیلین است.
* آذین‌ها مانند قرمز خنثی
رنگ‌های بازی حاوی گروه‌های آزو هستند، مانند قهوه ای بیسمارک.
۱-۱۱-۳ رنگ‌های خنثی
اگر چنانچه رنگی نتو‌اند در دو گروه قبل دسته بندی شود، در‌این گروه دسته بندی می‌گردد.
حذف رنگ و مواد پیچیده‌ی آلی توسط علیزاده و همکارانش[۱۸] انجام شده و برای حذف مواد آلی و کاهش ۳۲COD فاضلاب‌های نساجی، با توجه به نوع آلودگی و نحوه‌ی حذف آن، انعقاد و لخته‌سازی را که‌یکی از روش‌های حذف می‌باشند انتخاب کردند. آن‌ها همچنین لجن فعال و کربن فعال را با همدیگر‌ترکیب کرده و کربن زیستی۳۳ را تولید کرده و مورد ارزیابی قرار داده‌اند. موادی که برای انتعقاد استفاده کردند شامل املاح آلومینیم و یا آهن به همراه آهک هیدراته به عنوان ماده‌ی منعقد کننده بود.
قبل از جذب آلاینده‌ها، مواد موجود در پساب و محیط آبی بایستی بررسی شوند، از جمله موادی که پساب صنایع رنگرزی به همراه دارند می‌توان به گروه‌ها و مواد زیر اشاره کرد:
* رنگ‌های راکتیو و گوگردی
* سدیم کربنات
* سدیم کلراید
* سدیم هیدروکسید
* ضدکف
* مواد صابونی
* مواد نفوذ‌دهنده‌ی آلی
* آب اکسیژنه
* اسید استیک
علاوه بر مواد فوق، پساب‌ها شامل الیاف و مواد معلق نیز هستند که باعث افزایش بار آلودگی شده و تولید لجن در محیط می‌شوند. همچنین به کار بردن شوینده‌های مختلف باعث بالا بردن غلظت مواد آلی و تأثیر بر بو و طعم آب‌ها می‌شوند. پساب‌ها همچنین شامل مواد معدنی، املاح و برخی فلزات سنگین همچون: کروم، کبالت، نیکل می‌باشد. خصوصیت رنگ‌های بازی: براحتی در الکل حل می‌شوند ولی به ندرت و تحت شرایط خاص در آب حل می‌شوند. بدون استثنا همه‌ی رنگ‌های بازی در اسید تانیک‌ترکیب شده و به جسم نامحلول تبدیل می‌شوند.
رنگ‌هایی که در آزمایشگاه محیط‌های متخلخل دانشگاه سمنان وجود داشت، بررسی شدند و جداول (۱-۱) تهیه‌شد.‌این جدول نشان می‌دهد که چه طول موجی از رنگ‌ها بایستی در دستگاه اسپکتروفتومتر تنظیم شده و برای آن رنگ در بررسی میزان حذف به کار رود. اطلاعاتی که در منابع معتبر وجود نداشتند ذکر نگردید.
جدول ۱- ۱. رنگ‌های به کار رفته در آزمایشگاه محیط‌های متخلخل برای آزمایش‌های اولیه جذب
?max -طول موج حداکثر(µm)
رنگ
۶۰۹.۵
Indi gouw
۵۲۶.۵
Erythrosine
۵۰۵.۵
Allura red
۶۲۴.۵
Brilliant green
۶۲۹.۵
Evigia cyan dye
۱-۱۲ ‌ایزوترم‌های جذب
ایزوترم‌هایی که در منابع و کارهای تحقیاتی مختلف به کار رفته، متنوع می‌باشند که تنوع آن‌ها نشان از گسترش کاربرد جذب سطحی در فرآیندهای حذف رنگ و به کار بردن مدل‌های‌ایزوترمی‌برای حذف در چند سال اخیر بوده‌است، در ادامه به برخی از‌این‌ایزوترم‌ها که در دستور کار تهیه شده برای آزمایشگاه محیط‌های متخلخل آمده، اشاره می‌شود.
۱-۱۲-۱ ‌ایزوترم فرندلیچ
همانند‌ایزوترم لانگمیر برای جذب سطحی هم دما استفاده می‌شود که همانند قبلی برای تعیین کمی‌سیستم‌های جذب سطحی تعادلی به کار می‌رود، شکل عمومی‌معادله به صورت معادله‌ی ۱-۳. و ۱-۴. است:
(۱- ۳
(۱- ۴
که qe و Ce مشابه پارامترهای‌ایزوترم لانگمیر هستند. در‌این رابطه qeمقدار میلی‌گرم جذب شده به ازای واحد جرم جاذب در شرایط تعادل، Ceغلظت تعادلی آلاینده بر حسب میلی‌گرم در لیتر، Kf ظرفیت جذب در غلظت واحد و n/1 شدت جذب سطحی می‌باشد. /n1 بیانگر نوع‌ایزوترم است که اگر۰۱/n= باشد برگشت ناپذیر، <1/n<10 مطلوب و 1> ۱/n نامطلوب است[۱۹].
Kn ثابت‌های تجربی هستند که با حداکثر ظرفیت پیوند و قدرت پیوند مرتبط می‌باشند. بعد از بدست آوردن ثوابت لازم پس از تطابق با داده‌ها، جدول ۱-۲. کامل می‌گردد.
جدول ۱- ۲. پارامترهای‌ایزوترم فرندلیچ
ثوابت فرندلیچ
مقادیر عددی
= Kf
…….
= n
……..
= R2
……..
۱-۱۲-۲ مدل‌ایزوترم لانگمیر
یکی دیگر از مدل‌های رایج برای توصیف‌ایزوترم‌های جذب، مدل لانگمیر می‌باشد،‌این‌ایزوترم یکی از مدل‌هایی است که در بیشتر نتایج بدست آمده از مدل‌های جذب، تطابق خوبی را با داده‌ها نشان داده‌است.‌ایزوترم لانگمیر بر‌این فرضیات استوار است که :
۱. انرژی جذب یکسان بوده‌و مستقل از مقدار ماده‌ی جذب شده در سایت‌ها می‌باشد، به عبارت دیگر قابلیت جذب هر سایت یکسان بوده ‌و حضور ماده‌ی جذب شده در هر جایگاه تأثیری در دیگری ندارد؛
۲. پیوندهای جذب برگشت‌پذیرند؛
۳. ماده‌ی جذب شده به صورت یک لایه‌ی مولکولی(به ضخامت یک مولکول جذب‌شونده) و جذب تک لایه‌است به عبارت دیگر، هرگاه جذب در سایتی انجام شد، فضای لازم برای مولکول‌های لایه‌ی دوم و بعدی از بین می‌رود؛
۴. جذب در محیط همگن انجام می‌شود.
(۱- ۵
(۱- ۶
(۱- ۷
که در آن:
: میزان میلی‌گرم جذب شده از ماده‌ی آلاینده به ازای واحد جرم جاذب در شرایط تعادل می‌باشد(mg/g).
: غلظت تعادلی آلاینده (mg/l)
:مقدار میلی‌گرم جذب شده مورد نیاز برای ظرفیت تک لایه ای به ازای واحد جرم جاذب (mg/g)
b: مربوط به انرژی اتصال است(۱/mg). بعد از بدست آوردن نتایج، جدول ۱-۳. کاملمی‌شود.
جدول ۱- ۳. پارامترهای‌ایزوترم لانگمیر
ثوابت لانگمیر
مقادیر عددی
qm
…….
KL
……..
R2
……..
۱-۱۲-۳ مدل‌ایزوترم BET34
همان طور که از شکل ۱-۵. مشخص می‌باشد،‌این مدل از‌ترکیب سه نام دانشمند اخذ شده است. رابطه‌ی‌این مدل به صورت معادله‌ی ۱-۸. نشان داده می‌شود.
شکل ۱- ۵.‌ایزوترم BET.
(۱- ۸
ویژگی‌های‌این مدل:
* مولکول‌ها چند

No Comments

Leave a Reply