دانلود مقاله با موضوع تیتانیوم دی اکسید، لوازم آرایشی، اکسیداسیون، محیط زیست

سنجی الکترونی روبشی(SEM) 34
3-2-3- الگوپراش پرتو (XRD)X………………………………………………………35
3-2-4- طیف سنجی پراش انرژی پرتو X( EDX) 38
3-2-5- طیف سنجی بازتاب نفوذی (DRS) 40
3-3- واکنش فوتوکاتالیزگری تخریب متیل اورانژ با نانوکامپوزیتهای تهیه شده 41
3-3-1- بررسی اثر pH بر فعالیت فوتوکاتالیزگر 42
3-3-2- بررسی اثر نسبت جرمی پلیاکسومتالات به بستر بر فعالیت فتوکاتالیزگری 44
3-3-3- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزگر بر فعالیت فوتوکاتالیزگری…………………………………..45
3-3-4- بررسی اثر دوپه کردن عناصرلانتانیدی و فوتولیز بر فعالیت فوتوکاتالیزگری 47
3-3-5- بررسی اثر بارگذاری پلیاکسومتالاتها بر فعالیت فوتوکاتالیزگری 50
3-4- بررسی سنتیک واکنشهای فوتوکاتالیزگری 53
3-5- بازیابی فوتوکاتالیزگر 59
3-6 – بررسی تخریب فوتوکاتالیزگری آمینو آزو بنزن (زرد آنیلین) 61
3-6-1- بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوکاتالیزگری آمینو آزو بنزن 62
3-7- اکسایش سولفیدها 63
3-8- نتیجه گیری 66
فهرست منابع 67
پیوستها 75

فهرست جدولها
عنوان صفحه
جدول 1-1: دسته بندی نانوکاتالیزگرها…………………………………………………………………………………20
جدول 3-1: نتایج به دست آمده از الگوی پراش XRD نانوکامپوزیتهاNd-TiO2/PWCe و Nd-TiO2 36
جدول3-2: تاثیرpH بر فعالیت فتوکاتالیزگری نانوکامپوزیتهای تهیه شده در تخریب متیل اورانژ درشرایط بهینه. 43
جدول 3-3: تاثیر نسبت جرمی PWCe به بستر بر فعالیت فتوکاتالیزگری نانوکامپوزیتهای تهیه شده در تخریب متیل اورانژ درشرایط بهینه 44
جدول 3-4: تاثیرمقدار فوتوکاتالیزگر بر فعالیت فتوکاتالیزگری نانوکامپوزیتهای تهیه شده در تخریب متیل اورانژ ، در شرایط بهینه 46
جدول3-5: تاثیر دوپه کردن عناصرلانتانیدی بر فعالیت فوتوکاتالیزگری فوتوکاتالیزگرهای TiO2/ Ln= ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb) در تخریب متیل اورانژ و اثر تابش اشعهUV در شرایط بهینه. 49
جدول3-6: تاثیر بارگذاری ترکیب PWCe بر فعالیت فتوکاتالیزگری بستر Ln- TiO2 در تخریب متیل اورانژ ، در شرایط بهینه 52
جدول3-7: محاسبه واکنش فوتوکاتالیزگری، فتوکاتالیزگرهای تهیه شده در تخریب متیل اورانژ در 2=pH 54
جدول3-8: بررسی سنتیک واکنش فوتوکاتالیزگری، فتوکاتالیزگرهای تهیه شده در تخریب متیل اورانژ در 2=pH. 55
جدول3-9: بررسی فعالیت فوتوکاتالیزگری، فوتوکاتالیزگر Nd-TiO2/ PWCe پس از بازیابی در تخریب متیل اورانژ در شرایط بهینه 59

فهرست جدولها
عنوان صفحه جدول3-10: بررسی فعالیت فوتوکاتالیزگری، فوتوکاتالیزگر Ln = ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb)-TiO2/ PWCe در تخریب آمینو آزو بنزن در شرایط بهینه. 61
جدول3-11: بررسی سنتیک واکنش فوتوکاتالیزگری، فتوکاتالیزگرNd-TiO2/ PWCe در تخریب آمینو آزو بنزن و 2 =pH 62
جدول 3-12: واکنش اکسیداسیون سولفیدها به سولفون با H2O2 در حضور کاتالیزگر Nd-TiO2/ PWCe 65

فهرست شکلها
عنوان صفحه

شکل1-1: ساختار متیل اورانژ و زرد آنیلین 2
شکل 1-2: مسیرهای مختلف عملکرد یک کاتالیزگر نوری در اثر جذب نور 5
شکل 1-3: انتقال بار در نیمه رسانای جفت شدهی کادمیوم سولفید- تیتانیوم دی اکسید 9
شکل1-4: واحدهای MO6 10
شکل 1-5 : (الف) نمایش گروه M3O13 (ب) ساختار کگین[XM12O40] 11
شکل1-6: انواع اکسیژنهای ساختار کگین 12
شکل1-7: ساختار کگین و ایزومرهای آن 12
شکل1-8: نمایش تاثیر افزایش pH در ایجاد لیگاندهای حفرهدار در ساختار کگین 13
شکل1-9: ساختار کمپلکس ساندویچی [(OCe)3(A- α -PW9O34)2]12- 14
شکل 1-10: برخی از نانوذرات اکسید فلزی به عنوان نانوکاتالیزگر 19
شکل 3-1: طیف FT-IR ترکیب K9(NH4)H2[(OCe)3(A- α -PW9O34)2]…………32
شکل 3-2: طیف FT-IR مربوط به (a) Eu-TiO2/ PWCe (b) PWCe 30 درصد، (c) 20 درصد، (d) 10 درصد، (e) Eu-TiO2 33
شکل3-3: طیف FT-IR مربوط به (a) Nd-TiO2/ PWCe (b) PWCe 30 درصد، (c) 20 درصد، (d) 10 درصد، Nd-TiO2 (e) 33
شکل 3-4: تصاویر SEM نانو ذراتNd-TiO2 قبل (سمت چپ) و بعد (سمت راست) از بارگذاری PWCe 34
شکل 3-4: تصاویر SEM نانو ذراتPr-TiO2 قبل (سمت چپ) و بعد (سمت راست) از بارگذاری PWCe …………………………………………………………………………. 35

  تحقیق با موضوعlanguage، anxiety، Gardner,، University

فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل 3- 6: الگوی پراش XRD نانوکامپوزیتهای Nd-TiO2/ PWCe (بالا) و Nd-TiO2 (پایین) 37
شکل3-7: طیف EDX نانوکامپوزیتهای Nd-TiO2/ PWCe 39
شکل3-8: طیف EDX نانوکامپوزیتهای Pr-TiO2/ PWCe……………………….39
شکل 3-9: طیفDRS تعدادی از نانو کامپوزیتهای تهیه شده 41
شکل3-10: تاثیرpH بر فعالیت فتوکاتالیزگری نانوکامپوزیتهای تهیه شده در تخریب متیل اورانژ در شرایط بهینه. 43
شکل3-11: تاثیر نسبت جرمی PWCe به بستر بر فعالیت فتوکاتالیزگری نانوکامپوزیتهای تهیه شده در تخریب متیل اورانژ در شرایط بهینه. 45
شکل 3-12: تاثیرمقدار فوتوکاتالیزگر بر فعالیت فتوکاتالیزگری نانوکامپوزیتهای تهیه شده در تخریب متیل اورانژ در شرایط بهینه. 47
شکل 3-13: انرژی الکترونخواهی لانتانیدها برای فرایند Ln0(4f n6s2) + e- → Ln-(4f n+16s2) 49
شکل3-14: تاثیر دوپه کردن عناصرلانتانیدی بر فعالیت فوتوکاتالـزگری فوتوکاتالیـــزگـرهای Ln= ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb)-TiO2 در تخریب متیل اورانژ و اثر تابش اشعهUV (عدم حضور کاتالیزگر). 50
شکل3-15: تاثیر بارگذاری ترکیب
PWCe بر فعالیت فتوکاتالیزگری بستر Ln- TiO2 در تخریب متیل اورانژ در شرایط بهینه. a): Ln- TiO2 و:b /PWCe Ln- TiO2) 53
شکل 3- 16: بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوکاتالیزگری متیل اورانژ 2 =PH ، در حضور01/0 گرم از کاتالیزگرهای مختلف. 56
شکل 3-17: طیف UV-VIS متیل اورانژ ppm10و 2=pH ، در حضور01 /0 گرم از کاتالیزگرهای مختلف در زمانهای 1تا5 دقیقه. 58
فهرست شکلها
عنوان صفحه شکل 3-18: بررسی فعالیت فوتوکاتالیزگر Nd-TiO2/ PWCe ، پس از بازیابی در تخریب فوتوکاتالیزگری متیل اورانژ 60
شکل 3-19: طیف FT-IR مربوط به (a) Nd-TiO2/ PWCe (b) Nd-TiO2 10 درصد، (c) Nd-TiO2/ PWCe 10 درصد پس از بازیابی. 60
شکل3-20: بررسی فعالیت فوتوکاتالیزگری، فوتوکاتالیزگرLn = ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb)-TiO2/ PWCe در تخریب آمینو آزو بنزن ppm10 در شرایط بهینه. 61
شکل3-21: بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوکاتالیزگری آمینو آزو بنزن ، در حضور فتوکاتالیزگر Nd-TiO2/ PWCe 62
شکل 3-22: طیف UV-VIS آمینـو آزو بنزن ppm10و 2=pH ، در حضور01 /0 گرم از کاتالیزگر Nd-TiO2/ PWCe در زمانهای 1تا5 دقیقه. 63

فصل اول
بررسی منابع

1-1- مقدمه
بخش بزرگی از ترکیبات آلی که باعث ایجاد آلودگی در آبهای طبیعی میگردند، مواد رنگزای شیمیایی هستند که به صورت صنعتی و خانگی مورد استفاده قرار میگیرند. از بین همه مواد رنگی، رنگهای آزو وسیعترین کاربرد را بهدلیل تنوع در ساختمان شیمیایی و تولید آسان دارا هستند. رنگهای آزو برای رنگی نمودن پلی آمیدها، پلیاسترها، آکریلیکها، پلیاولفینها و الیاف سلولز و نیز برای رنگی نمودن روغن جلا، پلاستیکها، جوهر چاپگر، لاستیک و لوازم آرایشی کاربرد دارند. بنابراین بهدلیل تنوع کاربرد این رنگها، وجود این ترکیبات در آلودگی پسابهای صنایع و محیط قابل انتظار است[6-1].
آزاد شدن این مواد در طبیعت، بزرگترین منبع آلودگی برای اکوسیستم‌های طبیعی می ‌باشد. مواد رنگزا در مقابل تخریب زیستی مقاوم بوده و نه تنها رنگ نامطلوبی به آب میدهند، بلکه در بعضی موارد خود ترکیبات مضری بوده و ممکن است طی فرایند‌های مختلف از قبیل هیدرولیز، اکسایش، یا واکنشهای شیمیایی دیگر که در آب اتفاق میافتد، به آمین‌های آروماتیک تبدیل می ‌شوند که یکی از عوامل سرطان‌زا می‌باشند. حضور مواد رنگزای شیمیایی علاوه بر آنکه بر روی آلودگی منابع آبی تأثیر مـیگذارند، با مـتوقف کردن تولیـد اکسیژن و جـلوگیری از نفوذ خورشـید موجـب مـرگ مـوجودات زنـده و وارد آوردن صدمـات جـدی به محیـط زیسـت میگردند[9-7]. ترکیبات آلی که سبب بروز رنگ حقیقی میشوند ممکن است موجب افزایش نیاز کلر آب شده و درنهایت موجب کاهش اثر گذاری کلر بر آب به عنوان یک ماده گندزدا شود، شاید مهمتر از این محصولاتی باشد که در اثر ترکیب این مواد با کلر به وجود میآیند. کاربرد مواد رنگزا به علت توسعه صنعتی و تقاضای روزافزون، افزایش مییابد. امروزه حدود 10 هزار ماده رنگزا و رنگدانه در صنایع مختلف استفاده میگردد که تولید سالانه آنها بالغ بر700 هزار تن بوده و حدود 50 درصد از آنها رنگهای آزو میباشند. حدود 20 درصد رنگهای تولید شده در جهان در طی فرایندهای رنگرزی و پرداخت، هدر میروند و به صورت پساب وارد محیط زیست میشوند[12-10]. بنابراین لزوم حذف این آلایندهها ضروری به نظرمیرسد.
1-2- رنگهای آزو1
این گروه از رنگها شامل بزرگترین و مهمترین دسته رنگها بوده، بهطور وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مشخص‌ترین ویژگی این رنگها داشتن یک یا چند گروه آزو است که بین دو قسمت آلی رنگ به عنوان پل عمل می‌کنند و حداقل یکی از این گروه‌ها آروماتیک هستند. با گروه رنگزای آزو، می‌توان طیف وسیعی از رنگها مثل زرد، قرمز، نارنجی، آبی، سبز، بنفش و سیاه را تهیه کرد. این رنگها را برحسب تعداد گروه‌های آزو بهصورت رنگهای مونو آزو ، دی آزو و پلی‌آزو طبقه‌بندی می‌کنند.
رنگهای منو آزو دارای یک گروه آزو بوده و از پر استفاده‌ترین گروه‌های آزو هستند. این رنگها شامل رنگهای حلال مانند زرد آنیلین یا نارنجی سودان G که به عنوان حلال سایر رنگها بکار می‌روند، رنگهای بازی یا کاتیونی، رنگهای دندانه‌ای و رنگهای دارای گروه اسیدی مانند رنگ معروف متیل اورانژ میباشند. در شکل 1-1 ساختار رنگ زرد آنیلین و متیل اورانژ نشان داده شده است.
a) b)
شکل1-1: ساختار متیل اورانژ (a) و زردآنیلین (b)
تعداد رنگهای دی‌آزو محدود و اغلب غیر قابل حل در آب میباشند و از لحاظ کاربردی جز رنگهای اسیدی دندانه‌ای و مستقیم محسوب می‌شوند. یکی از مهم‌ترین این رنگها، اسید سیاه است. از مهمترین رنگهای تترا آزونیوم قرمز کنگو میباشد. این رنگها از فراوان‌ترین رنگهای سیس آزو هستند و در بر گیرنده پیگمانها ، رنگهای مستقیم و همچنین تعدادی از رنگهای اسیدی و دندانه‌ای هستند.
1-3- روشهای حذف رنگ
در بعضی از کشورها، محدودیتهای بسیار شدیدی برای تخلیه پسابها وجود دارد که صنعت نساجی را به استفاده دوباره از آب تصفیه شده و توسعه دادن جانشینهایی برای مواد شیمیایی سمی، متعهد کرده است. مطالعات وسیعی برای حذف آلودگی فاضلابهای تولید شده توسط صنعت نساجی از طریق فرآیندهای شیمیایی، بیولوژیکی و بیوشیمیایی انجام شده است. فرآیندهای دیگری که برای حذف فلزات سنگین و رنگ از پساب های آلوده به مواد رنگزا استفاده شده است شامل انعقاد ولختهسازی شیمیایی، ج
ذب سطحی روی کربن فعال، ازن زنی، غشاهای اکسیداسیون کاتالیزی، فرآیندهای الکتروشیمیایی، تصفیه اکسیداسیونی شامل پراکسید هیدروژن، و… میباشد. روشهای بیولوژیکی رایج تخریب و رنگزدایی به دلیل وجود گروههای آروماتیک در رنگهای آزو ناکارآمد میباشند وتخریب به کندی صورت میگیرد. روشهای فیزیکی مانند استفاده از کربن فعال2، فیلترکردن3 و اسمزمعکوس4 و لختهسازی5 پر هزینهاند بهعلاوه این روشها رنگها را تخریب نمیکنند و تنها آنها را از فازی به فاز دیگر انتقال میدهند. با اینحال تولید لجن مهمترین محدودیت این روشها است[16-13].
یکی از مهمترین این روشها، فرآیند های اکسیداسیون پیشرفته6 میباشند، که شامل فرآیندهای شیمیایی، فتوشیمیایی و فوتوکاتالیزگری برای تولید رادیکال هیدروکسیل (OH.) است. رادیکال هیدروکسیل یک اکسنده بسیار قوی و غیر گزینشپذیر است که بسیاری از ترکیبات آلی به خصوص ترکیبات آلی غیر اشباع را میتواند اکسید کند. فرآیند تخریب فوتوکاتالیزگری رنگهای آزو در حضور تابش فرابنفش و یا نور مرئی، هوازی میگردد. مزیت دیگر این روش، اکسایش کامل ترکیب آلی مورد نظر به آب، کربن دیاکسید، و یا اسیدهای معدنی و عدم نیاز به فشار و دماهای بالا میباشد [19-17].
استفاده از نیمهرساناهایی مانند TiO2،ZnO ، CdS،Fe2O3 به عنوان فوتوکاتالیزگر برای تجزیه آلودگیهای آلی مورد توجه قرار گرفتهاند. به دلیل خواص نوری و الکتریکی، غیرسمی بودن، فعالیت کاتالیزگری بالا و پایداری شیمیایی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید به عنوان یک فوتوکاتالیزگر رایج مورد استفاده قرار گرفته است[20].
1-4- معرفی فوتوکاتالیزگر
فوتوکاتالیزگر‌ها به منظور حذف آلاینده‌هایی که به وسیلهی فرایند‌های زیستی حذف نمی‌شوند، سال‌هاست که در کشورهای صنعتی به کار می‌روند. فوتوکاتالیزگر‌ها به طور عمده اکسید‌های جامد نیمه رسانا هستند که تحت تابش نور، با انرژی کافی فعال می‌شوند[23]. هزینه کمتر، واکنش‌های سریعتر و شرایط واکنش ملایمتر از جمله مهمترین مزایای استفاده از فوتوکاتالیزگرها نسبت به سایر کاتالیزگرهاست. از جمله مزایای مهم دیگر این کاتالیزگرها میتوان به این ویژگی اشاره کرد که با استفاده از این کاتالیزگرها طیف وسیعی از آلودگی‌های محیط زیستی آلی به دی اکسیدکربن و آب تبدیل می شود[30].
1-4-1- تاریخچه
اولین فوتوکاتالیزگر معرفی شده، تیتانیوم دی اکسید است. تاکنون به طور دقیق مشخص نشده که اولین بار در چه زمانی و توسط چه کسی از تیتانیوم دی اکسید برای القای واکنش‌های شیمیایی استفاده شده

دیدگاهتان را بنویسید