رنگ منسوجات تابش فراصوتی اوزون

رنگ منسوجات تابش فراصوتی اوزون – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

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.

اثرات منفرد و جمعی تابش فرا صوتی، اوزون و ماورای بنفش

 مطالعه موردی در خصوص رنگهای منسوجات

چکیده

در این مطالعه تجزیه نسبی رنگهای آزو بوسیله تابش فرا صوتی khz520 و ترکیب آن با اوزون و یا نور فرابنفش(uv) با استفاده از ردیاب یا مشخص کننده رنگ.C.I  نارنجی اسیدی۷ مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای عملیات نظیر چگالی توان تابش فرا صوتی، جریان اوزون، شدت UV و نوع و شیوه تزریق گاز جوشان بر اساس سرعت تجزیه جذب در نوارهای مرئی و UV با بهره‌گیری از آنالیز رگرسیون داده های  زمان – جذب مورد ارزیابی قرار گرفت. در غلظت های رنگ اولیه و هم ارز و همچنین زمان های تماس، اثرات فردی تابشUV ، فرا صوتی و اوزون به ترتیب « بدون اثر»، «سفید کنندگی»، و«سفید کنندگی/ تجزیه کربنی آلی» مشخص شد. با این وجود، معلوم گردید که تابشUV، هنگامی‌که همراه با روشهای تابش فرا صوتی یا اوزون بکار گرفته می‌شود، یک اثر کاتالیزوری را ایجاد می‌کند و فرایند تجزیه کلی، تحت عملیات همزمان این سه مورد، در حضور جریان پیوسته مخلوط گاز آرگون و اکسیژن، بسیار سریع بوده است. تعامل مشاهده شده در منحنی های ترکیبی در ارتباط با افزایش نفوذ اوزون در اثر مکانیکی تابش فرا صوتی و فوتولیزH₂O₂  تولید شده با تابش فرا صوتی برای تولید رادیکالهای هیدروکسیل می‌باشد.

واژه های کلیدی: تابش فرا صوتی، اکسایش پیشرفته، رنگ آزو، تابشUV، رادیکالهای هیدروکسیل

رنگ منسوجات تابش فراصوتی اوزون

۱- مقدمه

فرایندهای اکسایش پیشرفته (AOP) بر اساس تولید مکانی عوامل اکسید کننده بسیار قدرتمند نظیر رادیکالهای هیدروکسیل می‌باشند و برای حذف مواد آلی مقاوم از آب و  جریان های خروجی دستگاه های تصفیه پساب بسیار مفید هستند. اغلب تکنیک های متعارفAOP شامل استفاده از نور فرابنفش در حضورH₂O₂، اوزون، واکنشگر فنتون یا سطح نیمه هادی می‌باشند]۱،۲[. روشهای با عمومیت کمتر، شامل رادیولیز و سونولیز می‌باشند که در آنها رادیکالهای هیدروکسیل به ترتیب در فازهای آبی و گازی تولید می‌شوند]۳و۴[.

مجاورت آب با فرا صوت، بواسطه تشکیل، رشد و فروپاشی حباب های حفره ای محتوی گاز های محبوس و بخارات آب اطراف، به نقاط داغ محلی منجر می‌شود (T =4000–۵۰۰۰ K)]5[. به هنگام فروپاشی، واکنش پذیری شیمیایی از تجزیه گرما کافت (ترمولیز) محتوای حباب به گونه‌های رادیکالی آزاد و / یا از اکسایش رادیکال ازاد حل شونده ها در حد واسط گاز‌ـ مایع توده ای شروع می‌شود]۶و۷[. زنجیره واکنشهایی که در طی صوت افکنی آب خالص روی می‌دهد به صورت زیر می‌باشند]۶[:

رنگ منسوجات تابش فراصوتی اوزون

۲ـ مواد و روشها

۱-۲٫ تهیه نمونه

 رنگ آزمایشیC.I. نارنجی اسیدی۷ (AO7) با ساختار شیمیایی نشان داده شده در زیر از شرکت آلدریچ با خلوص۸۵% تهیه شد. محلول ذخیره با حل کردن ۱ گرم رنگ در ۱ لیتر آب فاقد یون در حال جوش تهیه گردید و محلولهای آزمایشی با رقیق کردن محلول ذخیره تاµm57 با آب فاقد یونی که یک ساعت هوا دهی  شده بود، تهیه شد. غلظت انتخابی رنگ منطبق با غلظت های سیال خروجی نوعی، در عملیات رنگرزی نساجی ، مطابقت دارد.

۲ـ۲٫ اعمال رویه‌های تجربی

سیستمی‌که به صورت شماتیک در شکل ۱ نشان داده شده، شامل موارد ذیل می‌باشند: یک راکتور شش وجهی ۲ لیتری از جنس فولاد ضد زنگ، یک مولدW600 (آلتراسونیکUNDATIM)، سه مبدل پیزو الکتریک( با انتشار KHZ520) نصب شده بر روی سه دیواره جانبی و سه پنجره کوارتز که هر یک با دو لامپ UV احاطه شده (نشر ماکزیمم در nm7/ 253، فیلیپسPL-L18WTUV) و قرار گرفته بر روی سه دیواره دیگر راکتور. دما بوسیله جریان یافتن آب سرد در اطراف سلول در C°۱ ± ۲۵ ثابت نگه داشته شد و لامپها بوسیله گردش هوا سرد شدند. مساحت ارتعاشی صوتی فعال مبدلها   cm²22 بوده است.

این روش مشتمل بر موارد ذیل می‌باشد:

۱ـ ارزیابی سرعت رنگ زدایی از طریق اجازه آنکه محلولهای رنگ اشباع شده هوا در مجاورت با تابش فرا صوتی به مدت ۶۰ دقیقه  قرار گرفته و همچنین امکان بهینه سازی توان بکار رفته از طریق مقایسه سرعت های تجزیه رنگ در هر توان آزمایشی وجود داشته باشد.

۲ـ انتخاب گاز پاشنده  و سرعت جریان گاز بوسیله صوت افکنی محلولهای رنگ اشباع از هوا در حضورAr،o₂ و مخلوط های مختلف این دو گاز و ارزیابی سرعت سفید کنندگی در هر مرحله

۳ـ انتخاب غلظت بهینه اوزون و جریان UV بوسیله بررسی سرعت تجزیه رنگ در طی صوت افکنی محلولهای رنگ اشباع شده هوایی با تزریق اوزون وUVدر سرعت های جریان و شدت های جریان متفاوت.

۴ـ آزمایش سه ترکیب زیر در شرایط بهینه:

(۱)تابش فرا صوتی+O₃(O₃+US)، (۲) تابشUV+O₃(O₃+UV)  (۳)تابشUV + تابش فرا صوتی+ O₃(O₃+US+UV) و(۴)تابش فرا صوتی  + تابشUV(US+UV). این روشها برای کاهش جذب مریی و UV، کاهشToc و افزایشBOD₅ در نمونه های جریان خروجی راکتوردر طی۱ ساعت عملکرد با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفتند.آزمایش های کنترلی در هر مرحله انجام شد تا اثرات فردی (منحصر به فرد)  US،O₃ و نورUV ارزیابی شوند.

۳-۲٫  بخش تحلیلی

 طیف های جذبی نوری (nm700-200) و کاهش جذبUV/مریی در محلولهای رنگ بوسیله یک اسپکتروفتومتر با پرتو دوگانه آلفا/ بتا   ،unicam، با طول مسیرcm 1 ثبت گردید. کربن آلی کل بوسیله یک آنالیزگر TOC-VCSH شیماتز اندازه گیری شد. آنالیزBOD5 با استفاده ازیک اکسی‌متر۳۰۰۰WTW با یک الکترودغشایی و در تطابق با روش توصیف شده در روشهای استاندارد آنالیز آب و پساب انجام شد]۱۳[. هیدروژن پروکسید به روش پتاسیم یدید (KI) اندازه‌گیری شد]۱۴[.

رنگ منسوجات تابش فراصوتی اوزون

۳ـ نتایج و مباحث

۱-۳ رنگ زدایی بوسیله پرتو فرا صوتی و انتخاب پارامترهای عملیات

طیف رنگ در نوار نوریUVـ مریی نشان داد که چنین طیفی در ناحیه مریی بصورت قوی و در ناحیهUV  بطور ضعیف جذب می‌شود و ماکزیمم جذب به ترتیب در۴۸۴ وnm312 می‌باشد. طیفUVـ مریی رنگ در زمان صفر و پس از ۵، ۷،‌ ۱۰، ۱۲، ۱۵، ۲۰، ۲۵، ۳۰، ۴۵دقیقه از تابش فرا صوتی( صوت افکنی) در شکل۲ (الف) نشان داده شده است. سرعت رنگ زدایی با تخمین سرعت تجزیه جذب درnm484 ارزیابی گردید که در تطابق با معادله (۱۵) شبه مرتبه اول بوده است:                                                                       

۲-۳ مقایسه روشهای دارای اوزون (US+O₃،UV+O₃،US+UV+O₃)

۱-۲-۳٫ انتخاب غلظت اوزون و جریان UV

غلظت های۱۰، ۲۰، ۴۰ وgm^-360، O₃ به داخل محلولهای رنگ اشباع از هوا در طی یک ساعت صوت افکنی (تابش دهی صوتی) تزریق گردید و نمونه ها برای آنالیز های اسپکتروفتومتری در ناحیهUVـ مریی ـ جمع آوری شدند. نیمرخ های تجزیه جذب (درnm484) و تناسب داده ها با شکل نمایی معادله (۱۵) در شکل ۳ نشان داده شده اند. علیرغم حضور ماکزیمم تجزیه در غلظت اوزونgm^-360، مقدار بهینه به صورتgm^-340  ( مطابق با جریانmin^-1O₂  L25/0) بدون از دست رفتن قابل توجه انتخاب گردید.

۲-۲-۳٫ تجزیه رنگ و بخشهای آروماتیک

عملکرد مقایسه ای کنترلها و روش های محتوی O₃ برای تجزیه رنگ در شکل۴ نشان داده شده است.

بدینسان، اطلاعات کنترلی نشان دادند که در حالیکه رنگ زدایی بوسیله US بتنهایی نسبتاً کند است (min^-13-10×۳۳/۲۱=k’)، با بکارگیریO₃ بتنهایی (min^-13- 10 ×۷۸/۶۶= k’) این میزان سه برابر سریعتر است که این پدیده ناشی از واکنشهای الکتروفیلی (الکترون دوستی) مستقیمO₃ با رنگ اصلی و حد واسط‌های اکسایشی آن در PH عملیات می‌باشد. افزایش سرعت مشاهده شده، هنگامی‌که اوزون دار کردن همراه با تابش فرا صوتی(min^-13-10×۴۵/۷۹-= k’وo₃+us) یا تابشUV(min^-13-10×۸۹/۷۷-= k’وo₃+uv) بکار برده شد، بترتیب ناشی از افزایش انتقال جرم اوزون( بخاطر افزایش واکنشهای فاز ابی و گازی) و افزایش تولیدOH^. ( در هنگام تجزیهUV،O₃و H₂O₂) می‌باشد.

۳ـ۳ ترکیب US+UV

گرچه آزمایش های کنترلی با UV به تنهایی درEm²s^-14-10×۱/۲=  I_°مشخص نمود کهAO7 متحمل هیچگونه تجزیه نورکافتی( فوتولیزی) نمی‌شود، ترکیبUV با تابش فرا صوتی سبب ایجاد یک اثر کاتالیزوری خواهد شد. اجزای  مقایسه ای کاهش جذب در نوار هایUV و مریی بوسیله UV،US وUV+US در جدول ۳ فهرست شده اند. کاتالیز مشاهده شده عمدتاً به تشکیل رادیکالهای OHاضافی، در هنگام فوتولیز (نور کافت)H₂O₂ تهیه شده با US، نسبت داده می‌شود. این پدیده با کنترلH₂O₂ باقیمانده در US  و ترکیبUS+UV اصلاح گردید که در شکل ۵ نشان داده شده است.

۴-۳٫ معدنی سازی

مجموع کربن آلی در جریان های خروجی یا پساب راکتور در طی ۱ ساعت تماس محلول رنگ با هر یک از کنترلها و روشهای ترکیبی(O₃،US) کنترل شد تا اثرات روشهای منفرد و ترکیبات بر روی معدنی سازی رنگ ارزیابی شود. اطلاعات حاصله در شکل ۶ نشان داده شده اند.

این نکته مشاهده گردید که مجموع معدنی سازی در تمام روشها به صورت خطی با افزایش تماس افزایش می‌یابد ( بجز کنترل۱ که در آن TOC کاملاً بدون تغییر باقی ماند) و علیرغم فقدان معدنی سازی بوسیلهUV یا US، ترکیب این دو یک اثر تقویت شده ایجاد نمود. این پدیده به اثر کاتالیزوری تابشUV در سفید کردن سونولیز(صوت کافت) رنگ نسبت داده می‌شود (به علت تشکیل^.OH

۵-۳٫ اثر بر روی تجزیه پذیری زیستی

این موضوع کاملاً معلوم شده است که ترکیبات مقاوم و دارای تجزیه پذیری زیستی ضعیف بوسیله اکسید کننده های قدرتمند مانند رادیکالهای آزاد به شکلهای کم زیان تر (و تجزیه پذیرتر زیستی) تبدیل می‌شوند]۲۰[. این روش دیگری است که به ما می‌گوید که هرچه پیوندهای شیمیایی بیشتر می‌شکنند، ترکیب اصلی به حد واسط های کوچکتر و قطبی تری تبدیل می‌شود و بنابراین میکرو ارگانیسم ها راحت تر آنها را متابولیز می‌کنند.

رنگ منسوجات تابش فراصوتی اوزون

۴ـ نتیجه گیری

تحقیقی که در این مبحث گزارش شده است معرف آن می‌باشد که در حالیکه تابش فرا صوتی، رنگ زدایی محلولهای رنگ آزوی نساجی را انجام می‌دهد، تجزیه کلی رنگ یا معدنی سازی نهایی رنگها امکان پذیر نیست، جز آنکه همراه با تابشO₃، و/ یا تابشUV مورد استفاده قرارگیرد.

به طور خلاصه، این نکته معلوم شده است که سرعت تجزیه رنگ نسبت به جذب مریی رنگ مورد آزمایش در عملیات منفرد و ترکیبی، با تمام سیستمهای بررسی شده، در سطح مرتبه اول بوده است و به هنگامی ‌که نسبت گاز پاشنده مخلوطO₂/Ar به صورتmin^-15/0: 1مورد استفاده قرار گرفت بهترین عملکرد حاصل شد. سرعت رنگ زدایی، حذف اجزای آروماتیک و معدنی سازی، هنگامی‌که اوزون، تابش فرا صوتی و تابشUV بطور همزمان بکار برده شدند، بیشتر از موارد دیگر بوده است. فعل و انفعال مشاهده شده به افزایش نفوذO₃ (بوسیله افزایش واکنشهای سریعتر الکتروفیلی و رادیکالی)، افزایش تشکیل رادیکالOH(بوسیله نورکافتH₂O₂) و نورکافتUV احتمالی بعضی از محصولات اکسایشی حد واسط، نسبت داده می‌شود.