ﮐﺎﻫﺶ آﻟﻮدﮔﯽ ﻧﺎﺷﯽ از رﻧﮓ در ﭘﺴﺎب ﺻﻨﻌﺘﯽ
ﻣﺮﯾﻢ ﻋﺮبﭘﻮر
- ﻣﺪﯾﺮﯾﺖ اﺑﺰارﻫﺎي ﺗﻮﻟﯿﺪي، اداره ﺑﺮﻧﺎﻣﻪ رﯾﺰي ﺗﻮﻟﯿﺪ و ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﺻﻨﺎﯾﻊ – ﮐﺎرﺧﺎﻧﻪ ﻻﺳﺘﯿﮏ ﺑﺎرز
ﭼﮑﯿﺪه:
در اﯾﻦ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ به ﺑﺮرﺳﯽ ﺣﺬف رﻧﮓ ﮐﺎﺗﯿﻮﻧﯽ، ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از دوﻟﻮﻣﯿﺖ اﺻﻼح ﺷﺪه ﺑﺎ ﺳﻮرﻓﮑﺘﺎﻧﺖ، در ﺳﺘﻮن ﺑﺴﺘﺮ ﺛﺎﺑﺖ، ﭘﺮداﺧﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺗﺎﺛﯿﺮ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ از ﺟﻤﻠﻪ ارﺗﻔﺎع ﺟﺎذب در ﺳﺘﻮن ﺑﺴﺘﺮ ﺛﺎﺑﺖ ،ﺗﺎﺛﯿﺮ ﺷﺪت ﺟﺮﯾﺎن ﺧﻮراك ورودي و ﺗﺎﺛﯿﺮ ﻏﻠﻈﺖ اوﻟﯿﻪ ﻣﺤﻠﻮل ﮐﺎﺗﯿﻮﻧﯽ ﺑﺮرﺳﯽ ﺷﺪ. ﻋﻤﻠﯿﺎت ﺟﺬب ﺑﻪﺷﮑﻞ ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ در ﺗﺼﻔﯿﻪ ﭘﺴﺎبﻫﺎ ﺑﻪﺷﮑﻞ ﺻﻨﻌﺘﯽ، ﺑﻪ دﻟﯿﻞ ﻗﯿﻤﺖ ﭘﺎﯾﯿﻦﺗﺮ و اﻧﻄﺒﺎق ﻣﻨﺎﺳﺐﺗﺮ ﺑﺎ ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﺗﺼﻔﯿﻪ ﺑﺴﯿﺎر ﻣﻨﺎﺳﺐ اﺳﺖ. ﺟﺮﯾﺎن رﻧﮕﯽ ﮐﺎﺗﯿﻮﻧﯽ در ﺳﻪ ﻏﻠﻈﺖ ﻣﺨﺘﻠﻒ 50، 20 و 5 ﻣﯿﻠﯽﮔﺮم ﺑﺮ ﻟﯿﺘﺮ، ﺑﺎ ﺷﺪت ﺟﺮﯾﺎنﻫﺎي 12، 9 و 6 ﻣﯿﻠﯽﻟﯿﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﯿﻘﻪ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﭘﻤﭗ ﭘﺮﯾﺴﺘﺎﻟﺘﯿﮏ ۱ﺑﻪ درون ﺳﺘﻮن ﻫﺪاﯾﺖ ﺷﺪ و ﺗﻨﻈﯿﻢ دﺑﯽﻫﺎي ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ از ﻃﺮﯾﻖ ﺗﻐﯿﯿـﺮ ﺗﻌـﺪاد دور ﺑﺮ دﻗﯿﻘﻪ ﺻﻮرت ﭘﺬﯾﺮﻓﺖ. ﺑﺎ اﻓﺰاﯾﺶ ارﺗﻔﺎع، ﻣﺪت زﻣﺎن رﺳﯿﺪن ﺑﻪ ﺗﻌﺎدل ﺑﯿﺶﺗﺮ ﻣﯽﺷﻮد، ﺑﻪﻃﻮريﮐﻪ ﮐﻢﺗﺮﯾﻦ زﻣﺎن ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ارﺗﻔﺎع 8 ﺳﺎﻧﺘﯽﻣﺘﺮ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﺑﯿﺶﺗﺮﯾﻦ ﻣﯿﺰان ﻇﺮﻓﯿﺖ ﮐﻠﯽ ﺟﺬب رﻧﮓ در ﺷﺪت ﺟﺮﯾﺎن 6 ﻣﯿﻠﯽﻟﯿﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﯿﻘﻪ ﺣﺎﺻﻞ ﺷﺪ و ﻣﯿﺰان آن 13/11 ﺑﻮد. دﻟﯿﻞ اﯾﻦ اﻣﺮ اﯾﻦ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺷﺪت ﺟﺮﯾﺎن ﺑﺎﻻﺗﺮ ﺳﺒﺐ زﻣﺎن ﺗﻤﺎس ﮐﻤﺘﺮ ﺑﯿﻦ ﺟﺎذب دوﻟﻮﻣﯿﺖ اﺻﻼح ﺷﺪه و ﻣﺤﻠﻮل رﻧﮕﯽ ﮐﺎﺗﯿﻮﻧﯽ ﻣﯽﺷﻮد. زﻣﺎن ﻧﻘﻄﻪ ﺷﮑﺴﺖ در ﻃﯽ ﻋﻤﻠﯿﺎت ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ ﺑﺎ ﮐﺎﻫﺶ ﻏﻠﻈﺖ اوﻟﯿﻪ رﻧﮓ اﻓﺰاﯾﺶ ﯾﺎﻓﺘﻪ و ﺣﺠﻢ ﺑﯿﺶﺗﺮي از ﻣﺤﻠﻮل رﻧﮕﺰداﯾﯽ ﻣﯽﺷﻮد. ﻧﺘﺎﯾﺞ ﻧﺸﺎن ﻣﯽدﻫﺪ، دوﻟﻮﻣﯿﺖ اﺻﻼح ﺷﺪه ﺑﺎ ﺳﻮرﻓﮑﺘﺎﻧﺖ ﻣﯽﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻪﻋﻨﻮان ﯾﮏ ﺟﺎذب ارزان ﻗﯿﻤﺖ ﺑﺮاي زدودن رﻧﮓ ﮐﺎﺗﯿﻮﻧﯽ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﻗﺮار ﮔﯿﺮد.
ﮐﻠﻤﺎت ﮐﻠﯿﺪي: ﺟﺬب ﺳﻄﺤﯽ، دوﻟﻮﻣﯿﺖ اﺻﻼح ﺷﺪه، رﻧﮓ ﮐﺎﺗﯿﻮﻧﯽ، ﻋﻤﻠﯿﺎت ﺟﺬب ﺑﻪﺷﮑﻞ ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ، ﺳﺘﻮن ﺑﺴﺘﺮ ﺛﺎﺑﺖ ﻣﺤﻮر ﻣﻘﺎﻟﻪ: راﻫﮑﺎرﻫﺎي اﻓﺰاﯾﺶ ﺑﻬﺮه وري در ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺗﺎﯾﺮ
ﻣﻘﺪﻣﻪ:
در ﺟﻮاﻣﻊ ﺻﻨﻌﺘﯽ ﻣﺪرن، از رﻧﮓﻫﺎ ﺑﻪﻃﻮر ﮔﺴﺘﺮدهاي اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽﺷﻮد. رﻧﮓﻫﺎي آﻟﯽ ﻣﻮﺟﻮد در آب، ﺳﺒﺐ ﻧﮕﺮاﻧﯽﻫﺎي زﯾﺎدي ﻣﯽﺷﻮد ﺑﻪدﻟﯿﻞ اﯾﻦﮐﻪ رﻧﮓﻫﺎي آﻟﯽ ﻋﻼوه ﺑﺮ اﯾﻦﮐﻪ ﻣﻨﺒﻊ ﻣﻬﻢ آﻟﻮدﮔﯽ آب ﻫﺴﺘﻨﺪ، ﺳﻤﯽ و ﺳﺮﻃﺎنزا ﺑﻮده و ﺳﺒﺐ اﯾﺠﺎد ﻣﺸﮑﻼت زﯾﺴﺖ ﻣﺤﯿﻄﯽ ﻗﺎﺑﻞ ﻣﻼﺣﻈﻪاي ﻣﯽﺷﻮﻧﺪ [1]. ﺗﺼﻔﯿﻪ ﻓﺎﺿﻼبﻫﺎي ﺣﺎوي رﻧﮓ ﺑﺴﯿﺎر دﺷﻮار اﺳﺖ ﺑﻪ اﯾﻦ ﻋﻠﺖ ﮐﻪ ﻣﻮﻟﮑﻮلﻫﺎي آﻟﯽ رﻧﮓ در ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺴﯿﺎری از ﻋﻮاﻣﻞ از ﺟﻤﻠﻪ ﻧﻮر، ﮔﺮﻣﺎ و ﻋﻮاﻣﻞ اﮐﺴﯿﺪﮐﻨﻨﺪه ﺑﺴﯿﺎر ﻣﻘﺎوم ﻫﺴﺘﻨﺪ. در ﻃﻮل ﺳﻪ دﻫﻪ ﮔﺬﺷﺘﻪ ﭼﻨﺪﯾﻦ روش ﻓﯿﺰﯾﮑﯽ، ﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ و ﺑﯿﻮﻟﻮژﯾﮑﯽ ﮔﺰارش ﺷﺪه اﺳﺖ. در ﺑﯿﻦ روشﻫﺎي ﻣﺘﻌﺪد زدودن رﻧﮓ، روش ﺟﺬب ﺳﻄﺤﯽ ﺑﻪﻋﻨﻮان ﯾﮏ روش ﻣﻨﺎﺳﺐ در زدودن رﻧﮓﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﭘﯿﺸﻨﻬﺎد ﻣﯽﺷﻮد [2]. ﯾﮑﯽ از ﺟﺎذبﻫﺎي ارزان ﻗﯿﻤﺖ دوﻟﻮﻣﯿﺖ اﺳﺖ. دوﻟﻮﻣﯿﺖ ﯾﮏ ﻣﺎده ﻣﻌﺪﻧﯽ ﮐﺮﺑﻨﺎﺗﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ در ﺳﻨﮓﻫﺎي رﺳﻮﺑﯽ ﮐﻪ ﭼﻨﺪ ﺻﺪ ﻣﺘﺮ ﺿﺨﺎﻣﺖ دارﻧﺪ ﭘﯿﺪا ﻣﯽﺷﻮد، ﻫﻢﭼﻨﯿﻦ آن را ﻣﯽﺗﻮان در ﺳﻨﮓﻫﺎي دﮔﺮﮔﻮﻧﯽ، رﮔﻪﻫﺎي ﮔﺮﻣﺎﯾﯽ و ذﺧﺎﯾﺮ ﺟﺎﯾﮕﺰﯾﻦ ﭘﯿﺪا ﮐﺮد. ﻓﺮﻣﻮل ﮐﻠﯽ دوﻟﻮﻣﯿﺖ ﺑﻪﺷﮑﻞ AB(CO3)2 اﺳﺖ[3]. ﻋﻤﻠﯿﺎت ﺟﺬب ﺑﻪﺷﮑﻞ ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ در ﺗﺼﻔﯿﻪ ﭘﺴﺎبﻫﺎ ﺑﻪﺷﮑﻞ ﺻﻨﻌﺘﯽ، ﺑﻪدﻟﯿﻞ ﻗﯿﻤﺖ ﭘﺎﯾﯿﻦﺗﺮ و اﻧﻄﺒﺎق ﻣﻨﺎﺳﺐﺗﺮ ﺑﺎ ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﺗﺼﻔﯿﻪ ﺑﺴﯿﺎر ﻣﻨﺎﺳﺐ اﺳﺖ. در ﻋﻤﻠﯿﺎت ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻧﺎﭘﯿﻮﺳﺘﻪ، در زﻣﺎن ﮐﻢﺗﺮ، ﺣﺠﻢ ﺑﺎﻻﯾﯽ از ﭘﺴﺎب ﺗﺼﻔﯿﻪ ﻣﯽﺷﻮد. در اﯾﻦ ﮔﺰارش ﺳﻌﯽ ﺷﺪه اﺳﺖ دادهﻫﺎي ﺗﻌﺎدﻟﯽ ﺟﻬﺖ ارزﯾﺎﺑﯽ ﮐﺎراﯾﯽ ﻋﻤﻠﯿﺎت ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﻤﻮﻧﻪ اﺻﻼح ﺷﺪه، ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار ﮔﯿﺮد. آزﻣﺎﯾﺶﻫﺎ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻋﺎﻣﻞﻫﺎي ﺷﺪت ﺟﺮﯾﺎن ﺧﻮراك ورودي رﻧﮓ ﺑﻨﻔﺶﮐﺮﯾﺴﺘﺎل، ﻏﻠﻈﺖ ﻣﺤﻠﻮل رﻧﮕﯽ و ﻃﻮل ﺑﺴﺘﺮ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از دوﻟﻮﻣﯿﺖ اﺻﻼح ﺷﺪه، اﻧﺠﺎم ﺷﺪ. ﺑﺎﯾﺪ در ﻧﻈﺮ داﺷﺖ ﮐﻪ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ زﻣﺎن ﭘﯿﺸﺮوي، ﻧﻘﺶ ﻣﻬﻤﯽ در ﮐﺎرﺑﺮد و ﻃﺮاﺣﯽ ﺻﻨﻌﺘﯽ ﺳﺎﻣﺎﻧﻪ ﺟﺬب دارد.
[1]ﺑﺨﺶ ﺗﺠﺮﺑﯽ:
دوﻟﻮﻣﯿﺖ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده در اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ از ﻣﻌﺎدن ﻫﻤﺪان ﺗﺎﻣﯿﻦ ﺷﺪ و رﻧﮓ ﮐﺎﺗﯿﻮﻧﯽ ﺳﺎﺧﺖ ﺷﺮﮐﺖ ﻣﺮك1آﻟﻤﺎن ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﮐﻠﺮﯾﺪﺳﺪﯾﻢ، اﺳﯿﺪﮐﻠﺮﯾﺪرﯾﮏ و ﻫﯿﺪروﮐﺴﯿﺪﺳﺪﯾﻢ ﺑﺎ درﺟﻪ ﺧﻠﻮص آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ از ﺷﺮﮐﺖ ﻣﺮك ﺗﻬﯿﻪ ﺷﺪ. ﻫﻢﭼﻨﯿﻦ از ﺳﻮرﻓﮑﺘﺎﻧﺖ ﺳﺪﯾﻢدودﺳﯿﻞﺳﻮﻟﻔﺎت ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﺟﻬﺖ اﻧﺪازهﮔﯿﺮي (C12H25NaO4S) در ﺟﻬﺖ اﺻﻼح ﺳﻄﺢ اﺳﺘﻔﺎده ﮔﺮدﯾﺪ و ﻓﺮﻣﻮل اﯾﻦ ﺳﻮرﻓﮑﺘﺎﻧﺖ آﻧﯿﻮﻧﯽ ﺑﻪﺷﮑﻞ (SDS) ﻣﯿﺰان ﺟﺬب رﻧﮓ از دﺳﺘﮕﺎه اﺳﭙﮑﺘﺮوﻓﺘﻮﻣﺘﺮ (Shimadzu (T80+ UV/VIS ﺳﺎﺧﺖ ﮐﺸﻮر ژاﭘﻦ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ. ﺗﻮزﯾﻊ اﻧﺪازه ذرات ﺟﺎذب
VEGA-) و ﺗﺼﻮﯾﺮ ﻣﯿﮑﺮوﺳﮑﻮپ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯽ ﭘﻮﯾﺸﯽ ﺑﺎ دﺳﺘﮕﺎه ﻣﺪل (Fritsch Particle Sizer Analysette 22) دوﻟﻮﻣﯿﺖ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از Shimdzu 8400s FTIR اﻧﺠﺎم ﺷﺪ. ﺟﻬﺖ ﺑﺮرﺳﯽ اﺛﺮ ﺳﻮرﻓﮑﺘﺎﻧﺖ از آزﻣﻮن ﺗﺒﺪﯾﻞ ﻓﻮرﯾﻪاي ﻣﺎدون ﻗﺮﻣﺰﺑ2ﺎ اﺳﺘﻔﺎده از دﺳﺘﮕﺎه (TESCAN) اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ. ﻫﻢﭼﻨﯿﻦ ﺑﻪﻣﻨﻈﻮر اﻧﺪازهﮔﯿﺮي ﻣﯿﺰان pH از دﺳﺘﮕﺎه pH ﻣﺘﺮ ﻣﺪل (PL-500, EZODO) اﺳﺘﻔﺎده و ﻗﺒﻞ از اﻧﺪازهﮔﯿﺮي ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﺤﻠﻮل ﺑﺎﻓﺮ ﺑﺎ pH، 4 و 9 ﮐﺎﻟﯿﺒﺮه ﮔﺮدﯾﺪ. ﻫﻢﭼﻨﯿﻦ از ﺳﺎﻧﺘﺮﯾﻔﯿﻮژ ﻣﺪل EBA20-hettich ﺳﺎﺧﺖ ﮐﺸﻮر آﻟﻤﺎن ﺑﻪﻣﻨﻈﻮر ﺟﺪاﺳﺎزي ذرات ﺟﺎذب ﻣﻌﻠﻖ در ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎي ﻣﺤﻠﻮل و ﻟﺮزاﻧﻨﺪه (Cooling-Incubator-Cit53) ﺟﻬﺖ ﻫﻤﺰدن ﻣﺤﻠﻮل اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ. ﻫﻢ ﭼﻨﯿﻦ ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﻫﻤﺰدن دوﻟﻮﻣﯿﺖ ﺟﻬﺖ اﺻﻼح، از ﻫﻤﺰن ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ (Digital Electric Stirrer) ﺑﺎ ﺣﺪاﮐﺜﺮ ﺳﺮﻋﺖ 2000 دور در دﻗﯿﻘﻪ، ﺳﺎﺧﺖ ﺷﺮﮐﺖ ﻃﺐ آزﻣﺎ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ. ﺑﻪﻣﻨﻈﻮر آﻣﺎدهﺳﺎزي دوﻟﻮﻣﯿﺖ اﺻﻼح ﺷﺪه ﺑﺎ ﺳﻮرﻓﮑﺘﺎﻧﺖ، 5 ﮔﺮم ﺟﺎذب ﺑﻪﻫﻤﺮاه 5 ﮔﺮم ﺳﻮرﻓﮑﺘﺎﻧﺖ (ﺳﺪﯾﻢ-دودﺳﯿﻞﺳﻮﻟﻔﺎت)3 و 0/25 ﮔﺮم ﮐﻠﺮﯾﺪﺳﺪﯾﻢ ﺑﺎ اﻓﺰودن 100 ﻣﯿﻠﯽﻟﯿﺘﺮ آب ﺑﻪ ﻣﺪت 24 ﺳﺎﻋﺖ ﻫﻤﺰده ﺷﺪ و ﺑﻌﺪ ﻣﺤﻠﻮل ﺗﻪﻧﺸﯿﻦ ﺷﺪ. ﺑﻌﺪ از دور رﯾﺨﺘﻦ ﻣﺎﯾﻊ ﺑﺎﻻي ﺳﻄﺢ ﺟﺎذب، ﺟﺎذب ﺗﻪﻧﺸﯿﻦ ﺷﺪه اﺑﺘﺪا ﺑﺎ آب ﺷﻬﺮي و ﺳﭙﺲ ﺑﺎ آب ﻣﻘﻄﺮ ﺷﺴﺘﻪ ﺷﺪ. ﺳﭙﺲ ﺑﻪ ﻣﺪت 24 ﺳﺎﻋﺖ در دﻣﺎي 65 درﺟﻪ ﺳﺎﻧﺘﯿﮕﺮاد ﺧﺸﮏ ﺷﺪ. ﺑﻪﻣﻨﻈﻮر ﺗﻨﻈﯿﻢ ﻣﯿﺰان pH در 4±4/1 از ﻣﺤﻠﻮلﻫﺎي رﻗﯿﻖ اﺳﯿﺪﮐﻠﺮﯾﺪرﯾﮏ و ﻫﯿﺪروﮐﺴﯿﺪ ﺳﺪﯾﻢ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ. ﺳﺘﻮن ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده در آزﻣﺎﯾﺶﻫﺎي رﻧﮕﺰداﯾﯽ ﺑﺎ ﻋﻤﻠﯿﺎت ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ از ﺟﻨﺲ ﺷﯿﺸﻪ ﭘﯿﺮﮐﺲ ﺑﺎ ﻗﻄﺮي ﻣﻌﺎدل 2 ﺳﺎﻧﺘﯽﻣﺘﺮ و ارﺗﻔﺎع 42/5 ﺳﺎﻧﺘﯽﻣﺘﺮ ﺑﻪﻋﻨﻮان راﮐﺘﻮر ﺑﺎ ﺟﺮﯾﺎن ﺑﺎﻻروﻧﺪه و ﺑﺴﺘﺮ ﺛﺎﺑﺖ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪ. ﺳﺘﻮن ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از دوﻟﻮﻣﯿﺖ اﺻﻼح ﺷﺪه در ارﺗﻔﺎعﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ 20، 12 و 8 ﺳﺎﻧﺘﯽﻣﺘﺮ ﭘﺮ ﺷﺪ و در دو ﻃﺮف آن ﭘﺸﻢ ﺷﯿﺸﻪ ﻗﺮار داده ﺷﺪ. ب. ﺷﮑﻞ (1). ﭼﮕﻮﻧﮕﯽ اﺳﺘﻔﺎده از اﯾﻦ ﺳﺘﻮن و ﻧﺤﻮه ورود ﺧﻮراك و ﺧﺮوج ﻣﺤﻠﻮل رﻧﮕﺰداﯾﯽ ﺷﺪه را ﻧﺸﺎن ﻣﯽدﻫﺪ. ﺟﺮﯾﺎن رﻧﮕﯽ ﮐﺎﺗﯿﻮﻧﯿﺪر ﺳﻪ ﻏﻠﻈﺖ ﻣﺨﺘﻠﻒ 50، 20 و 5 ﻣﯿﻠﯽﮔﺮم ﺑﺮ ﻟﯿﺘﺮ، ﺑﺎ ﺷﺪت ﺟﺮﯾﺎنﻫﺎي 12، 9 و 6 ﻣﯿﻠﯽﻟﯿﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﯿﻘﻪ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﭘﻤﭗ ﭘﺮﯾﺴﺘﺎﻟﺘﯿﮏ ﺑﻪ درون ﺳﺘﻮن ﻫﺪاﯾﺖ ﺷﺪ و ﺗﻨﻈﯿﻢ دﺑﯽﻫﺎي ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ از ﻃﺮﯾﻖ ﺗﻐﯿﯿـﺮ ﺗﻌـﺪاد دور ﺑﺮ دﻗﯿﻘﻪ ﺻﻮرت ﭘﺬﯾﺮﻓﺖ. ﺑﺎ ﻫﺪف ﻫﻤﺴﺎﻧﯽ ﺷﺮاﯾﻂ ﺑﺎ ﻣﺪل ﻧﺎﭘﯿﻮﺳﺘﻪ، ﺷﺮاﯾﻂ ﺑﻬﯿﻨﻪ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪ و ﺧﻮراك ورودي در pH 9 و ﻣﯿﺰان ﻏﻠﻈﺖ اﻟﮑﺘﺮوﻟﯿﺖ 0/1 ﻣﯿﻠﯽﮔﺮم ﺑﺮ ﻟﯿﺘﺮ ﺛﺎﺑﺖ و ﻫﻤﮕﯽ ﻧﺘﺎﯾﺞ در دﻣﺎي اﺗﺎق در دﻣﺎي ℃ ±2 22، ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪ. ﺑﻌﺪ از ﻋﺒﻮر ﺧﻮراك ورودي از ﺟﺎذب درون ﺳﺘﻮن و رﻧﮕﺰداﯾﯽ آن، از ﺷﯿﻠﻨﮓ واﻗﻊ در اﻧﺘﻬﺎي ﺳﺘﻮن ﺧﺎرج ﺷﺪ. در ﻓﻮاﺻـﻞ زﻣـﺎﻧﯽ ﻣﺨﺘﻠـﻒ از ﺧﺮوﺟـﯽ ﺳـﺘﻮن ﻧﻤﻮﻧﻪﺑﺮداري اﻧﺠﺎم ﺷﺪ. ﭘﺲ از ﺳﺎﻧﺘﺮﯾﻔﯿﻮژ ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎ ﺑﻪ ﻣﺪت 15 دﻗﯿﻘﻪ در 4000 دور ﺑﺮ دﻗﯿﻘﻪ، ﻣﻘـﺪار ﻏﻠﻈﺖ رﻧﮓ در آنﻫﺎ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از اﺳﭙﮑﺘﻮﻓﺘﻮﻣﺘﺮ اﻧﺪازهﮔﯿﺮي ﺷﺪ. در آزﻣﺎﯾﺶﻫﺎي ﺟﺬب ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ، ﻣﻨﺤﻨﯽ ﻧﻘﻄﻪ ﺷﮑﺴﺖ ﺑﻪﺗﻌﯿﯿﻦ ﻋﻤﻠﮑﺮد ﺳﺘﻮن ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﮐﻪ ﺟﻬﺖ ﺣﺬف ﻣﺤﻠﻮل رﻧﮕﯽ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه، ﮐﻤﮏ ﻣﯽﮐﻨﺪ. ﺣﺪاﮐﺜﺮ ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺟﺬب (ﻣﯿﻠﯽﮔﺮم)، ﺑﺮاي ﯾﮏ ﺧﻮراك ورودي ﺑﺎ ﻏﻠﻈﺖ و ﺷﺪت ﺟﺮﯾﺎن ﻣﻌﯿﻦ ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎ ﺳﻄﺢ زﯾﺮ ﻧﻤﻮدار ﻏﻠﻈﺖ رﻧﮓ ﺟﺬب ﺷﺪه اﺳﺖ. اﯾﻦ ﻣﻘﺪار ﻣﯽﺗﻮاﻧﺪ ﺑﺎ اﻧﺪازهﮔﯿﺮي
( − 0 = ) (ﻣﯿﻠﯽﮔﺮم ﺑﺮ ﻟﯿﺘﺮ) در ﺑﺮاﺑﺮ زﻣﺎن t (دﻗﯿﻘﻪ) ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻌﺎدﻟﻪ (1) ﺣﺎﺻﻞ ﺷﻮد [4].
= QA[1] Q 1000∫t=ttot C dt 1 ﻣﻌﺎدﻟﻪ 1000= =0 ad
[1] FTIR
3Sodium Dodecyl Sulfate (SDS)
در اﯾﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ Q ،ttot و A2 ﺑﻪﺗﺮﺗﯿﺐ ﮐﻞ زﻣﺎن اﻧﺠﺎم ﻓﺮآﯾﻨﺪ (دﻗﯿﻘﻪ)، ﺷﺪت ﺟﺮﯾﺎن ﺣﺠﻤﯽ (ﻣﯿﻠﯽﻟﯿﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﯿﻘﻪ) و ﺳﻄﺢ زﯾﺮ ﻣﻨﺤﻨﯽ ﻧﻘﻄﻪ ﺷﮑﺴﺖ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﻫﻢﭼﻨﯿﻦ ﻣﯿﺰان ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺟﺬب ﺗﻌﺎدﻟﯽ از ﻣﻌﺎدﻟﻪ (2) ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﯽﺷﻮد. در اﯾﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ m ﻣﻘﺪار ﺟﺮم ﺟﺎذب دوﻟﻮﻣﯿﺖ اﺻﻼح ﺷﺪه (ﮔﺮم) در ﺳﺘﻮن ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ [4].
ﺷﮑﻞ1) ﻃﺮح ﮐﻠﯽ ﺳﺘﻮن ﺑﺴﺘﺮ ﺛﺎﺑﺖ در ﻣﻘﯿﺎس آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎه
ﻣﻌﺎدﻟﻪ eq(exp) = qtotal m 2
ﺷﮑﻞ2) ﺗﺼﻮﯾﺮ ﻣﯿﮑﺮوﺳﮑﻮپ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯽ ﭘﻮﯾﺸﯽ دوﻟﻮﻣﯿﺖ اﻟﻒ) ﺑﺎ ﺑﺰرگﻧﻤﺎﯾﯽ5000 ﺑﺮاﺑﺮ ب) ﺑﺎ ﺑﺰرگﻧﻤﺎﯾﯽ 20000 ﺑﺮاﺑﺮ
ﺑﻪﻣﻨﻈﻮر ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﺎﺛﯿﺮ ارﺗﻔﺎع ﺟﺎذب ﻣﻮﺟﻮد در ﺳﺘﻮن ﺑﺴﺘﺮ ﺛﺎﺑﺖ، ﺳﻪ ارﺗﻔﺎع 8، 12 و 20 ﺳﺎﻧﺘﯽﻣﺘﺮ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪ. در اﯾﻦ ﺳﻪ ارﺗﻔﺎع ﻣﯿﺰان ﻏﻠﻈﺖ 50 ﻣﯿﻠﯽﮔﺮم ﺑﺮ ﻟﯿﺘﺮ و ﺷﺪت ﺟﺮﯾﺎن 12 ﻣﯿﻠﯽﻟﯿﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﯿﻘﻪ ﺛﺎﺑﺖ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪ. ﺷﮑﻞ2) ﻧﺸﺎندﻫﻨﺪه ﯾﮏ ﻣﻨﺤﻨﯽ ﺷﮑﺴﺖ اﯾﺪهآل (ﺷﺒﯿﻪ ﺣﺮف S) اﺳﺖ. ﺑﺎ اﻓﺰاﯾﺶ ارﺗﻔﺎع، ﻣﺪت زﻣﺎن رﺳﯿﺪن ﺑﻪ ﺗﻌﺎدل ﺑﯿﺶﺗﺮ ﻣﯽﺷﻮد، ﺑﻪﻃﻮريﮐﻪ ﮐﻢﺗﺮﯾﻦ زﻣﺎن ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ارﺗﻔﺎع 8 ﺳﺎﻧﺘﯽﻣﺘﺮ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ارﺗﻔﺎعﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺳﺘﻮن ﺑﺴﺘﺮ ﺛﺎﺑﺖ از ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﺟﺎذب ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ ﮐﻪ اﯾﻦ ﺳﺒﺐ ﺗﻔﺎوت در ﻣﯿﺰان ﺳﻄﺢ در دﺳﺘﺮس ﻣﯽﺷﻮد و ﺿﻤﻦ ﺑﻬﺒﻮد ﻧﻔﻮذ در ارﺗﻔﺎع ﺑﺎﻻﺗﺮ ﺟﺎذب درون ﺳﺘﻮن، ﻣﯿﺰان ﺣﺬف رﻧﮓ ﺑﯿﺶﺗﺮ ﻣﯽﺷﻮد. ارﺗﻔﺎع ﺟﺎذب ﺑﺎﻻﺗﺮ، ﺳﺒﺐ ﺑﻬﺒﻮد ﻧﺎﺣﯿﻪ واﮐﻨﺶ و ﺗﺼﻔﯿﻪ ﺣﺠﻢ ﺑﯿﺶﺗﺮي از ﺧﻮراك رﻧﮕﯽ ورودي ﻣﯽﺷﻮد ﮐﻪ ﻧﺘﯿﺠﻪ آن ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺟﺬب ﺑﯿﺶﺗﺮ اﺳﺖ. (ﺷﮑﻞ3).ﻏﻠﻈﺖ اوﻟﯿﻪ 20 ﻣﯿﻠﯽﮔﺮم ﺑﺮ ﻟﯿﺘﺮ و ارﺗﻔﺎع 8 ﺳﺎﻧﺘﯽﻣﺘﺮ ﺑﻪﻣﻨﻈﻮر ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﺎﺛﯿﺮ ﺷﺪت ﺟﺮﯾﺎن در ﺳﻪ ﻣﻘﺪار 6، 9 و 12 ﻣﯿﻠﯽﻟﯿﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﯿﻘﻪ ﺛﺎﺑﺖ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪ. اﯾﻦ ﻣﻘﺎدﯾﺮ و ﻧﻤﻮدار ﺣﺎﺻﻞ از دادهﻫﺎي آزﻣﺎﯾﺶ در ﺷﮑﻞ (4) آورده ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺑﯿﺶﺗﺮﯾﻦ ﻣﯿﺰان ﻇﺮﻓﯿﺖ ﮐﻠﯽ ﺟﺬب رﻧﮓ در ﺷﺪت ﺟﺮﯾﺎن 6 ﻣﯿﻠﯽﻟﯿﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﯿﻘﻪ ﺣﺎﺻﻞ ﺷﺪ و ﻣﯿﺰان آن 13/11 ﺑﻮد. زﻣﺎﻧﯽﮐﻪ ﺷﺪت ﺟﺮﯾﺎن از 9 ﺑﻪ 12 ﻣﯿﻠﯽﻟﯿﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﯿﻘﻪ ﻓﺰاﯾﺶ ﯾﺎﻓﺖ، ﻣﯿﺰان ﺣﺬف رﻧﮓ از 59/45 ﺑﻪ 27/58% ﮐﺎﻫﺶ ﯾﺎﻓﺖ. ﺑﻪﻣﻨﻈﻮر ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﺎﺛﯿﺮ ﻏﻠﻈﺖ اوﻟﯿﻪ ﻣﺤﻠﻮل در ﺳﺘﻮن ﺑﺴﺘﺮ ﺛﺎﺑﺖ در ﻋﻤﻠﯿﺎت ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ، از ﻏﻠﻈﺖﻫﺎي 5، 20 و 50 ﻣﯿﻠﯽﮔﺮم ﺑﺮ ﻟﯿﺘﺮ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ. در اﯾﻦ ﺷﺮاﯾﻂ ارﺗﻔﺎع ﺟﺎذب در ﺳﺘﻮن 8 ﺳﺎﻧﺘﯽﻣﺘﺮ و دﺑﯽ ﺟﺮﯾﺎن ورودي 6 ﻣﯿﻠﯽﻟﯿﺘﺮ ﺑﺮ دﻗﯿﻘﻪ ﺛﺎﺑﺖ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪ. ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ ﻧﺸﺎن ﻣﯽدﻫﺪ، زﻣﺎن ﻧﻘﻄﻪ ﺷﮑﺴﺖ در ﻃﯽ ﻋﻤﻠﯿﺎت ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ ﺑﺎ ﮐﺎﻫﺶ ﻏﻠﻈﺖ اوﻟﯿﻪ رﻧﮓ اﻓﺰاﯾﺶ ﯾﺎﻓﺘﻪ و ﺣﺠﻢ ﺑﯿﺶﺗﺮي از ﻣﺤﻠﻮل رﻧﮕﺰداﯾﯽ ﻣﯽﺷﻮد (ﺷﮑﻞ 5). اﯾﻦ ﻣﯽﺗﻮاﻧﺪ اﺣﺘﻤﺎﻻ ﺑﻪدﻟﯿﻞ ﮔﺮادﯾﺎن ﻏﻠﻈﺖ ﺑﺎﻻﺗﺮ در ﻏﻠﻈﺖ ورودي ﺑﺎﻻﺗﺮ ﺑﻪدﻟﯿﻞ ﺿﺮﯾﺐ اﻧﺘﻘﺎل ﺟﺮم ﺑﯿﺶﺗﺮ ﺑﺎﺷﺪ. ﻏﻠﻈﺖ ﺑﯿﺶﺗﺮ ﺳﺒﺐ رﻗﺎﺑﺖ ﺑﯿﺶﺗﺮ ﺑﺮاي اﺷﻐﺎل ﻣﮑﺎنﻫﺎي ﻓﻌﺎل ﺑﺮ ﺳﻄﺢ ﺟﺎذب ﻣﯽﺷﻮد.
ﺷﮑﻞ3(ﺗﺎﺛﯿﺮ ارﺗﻔﺎع ﺟﺎذب ﺑﺮ ﺟﺬب ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺗﺎﺑﻌﯽ از زﻣﺎن ﺗﻤﺎس
(Co=50mg/L ،Q0= 12mL/min)
ﺷﮑﻞ4) ﺗﺎﺛﯿﺮ ﺷﺪت ﺟﺮﯾﺎن ﺧﻮراك ورودي ﺑﺮ ﺟﺬب ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺗﺎﺑﻌﯽ از زﻣﺎن
(Co= 20mg/L, H = 8 cm)
ﺷﮑﻞ5) ﺗﺎﺛﯿﺮ ﻏﻠﻈﺖ اوﻟﯿﻪ ﻣﺤﻠﻮل ﺑﺮ ﺟﺬب ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺗﺎﺑﻌﯽ از زﻣﺎن ﺗﻤﺎس
(H = 8 cm ،Q0= 6 mL/min)
ﻧﺘﯿﺠﻪﮔﯿﺮي:
ﻋﻤﻠﯿﺎت ﺟﺬب ﺑﻪﺷﮑﻞ ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ در ﺗﺼﻔﯿﻪ ﭘﺴﺎبﻫﺎ ﺑﻪﺷﮑﻞ ﺻﻨﻌﺘﯽ، ﺑﻪ دﻟﯿﻞ ﻗﯿﻤﺖ ﭘﺎﯾﯿﻦﺗﺮ و اﻧﻄﺒﺎق ﻣﻨﺎﺳﺐﺗﺮ ﺑﺎ ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﺗﺼﻔﯿﻪ ﺑﺴﯿﺎر ﻣﻨﺎﺳﺐ اﺳﺖ. در ﻋﻤﻠﯿﺎت ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻧﺎﭘﯿﻮﺳﺘﻪ، در زﻣﺎن ﮐﻢﺗﺮ، ﺣﺠﻢ ﺑﺎﻻﯾﯽ از ﭘﺴﺎب ﺗﺼﻔﯿﻪ ﻣﯽﺷﻮد. در ﻋﻤﻠﯿﺎت ﭘﯿﻮﺳﺘﻪ و ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از دوﻟﻮﻣﯿﺖ اﺻﻼح ﺷﺪه ﺑﺎ ﺳﻮرﻓﮑﺘﺎﻧﺖ، ﺑﻪدﻟﯿﻞ ﻣﻄﺎﺑﻘﺖ ﺑﯿﺶﺗﺮ ﺑﺎ ﺷﺮاﯾﻂ ﺗﺼﻔﯿﻪ ﺑﻪﺷﮑﻞ ﺻﻨﻌﺘﯽ، ﻗﯿﻤﺖ ﭘﺎﯾﯿﻦﺗﺮ و ﻧﯿﺰ اﻣﮑﺎن اﺳﺘﻔﺎده در ﺣﺠﻢ ﺑﺎﻻﯾﯽ از ﭘﺴﺎب و ﻣﻘﺪار ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺟﺬب ﺣﺎﺻﻞ از اﯾﻦ روش (102/17 ﻣﯿﻠﯽﮔﺮم ﺑﺮ ﮔﺮم در ﻏﻠﻈﺖ 50 ﻣﯿﻠﯽﮔﺮم ﺑﺮ ﻟﯿﺘﺮ)، ﮐﺎراﯾﯽ ﻣﻨﺎﺳﺐ اﯾﻦ ﺟﺎذب در ﺳﺘﻮن ﺑﺴﺘﺮ ﺛﺎﺑﺖ را ﻧﺸﺎن داد. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﻫﻤﯿﺖ اﺳﺘﻔﺎده از ﺟﺎذبﻫﺎي ارزان ﻗﯿﻤﺖ ﺑﺎ ﮐﺎراﯾﯽ ﺑﺎﻻ، ﻧﺘﺎﯾﺞ ﻧﺸﺎن ﻣﯽدﻫﺪ دوﻟﻮﻣﯿﺖ اﺻﻼح ﺷﺪه ﺑﺎ ﺳﻮرﻓﮑﺘﺎﻧﺖ ﺑﻪﻋﻨﻮان ﯾﮏ ﻣﺎده ﻣﻌﺪﻧﯽ ارزان ﻗﯿﻤﺖ ﺟﺎذﺑﯽ ﻣﻮﺛﺮ ﺑﺮاي ﺣﺬف ﻣﺎده رﻧﮕﯽ ﮐﺎﺗﯿﻮﻧﯽ از ﭘﺴﺎب ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ.
ﻣﺮاﺟﻊ:
- C. Wang, L. C. Juang, T. C. Hsu and C. K. Lee (2004) “Adsorption of basic dyes onto montmorillonite”, Journal of Colloid and Interface Science, 273 (1), 80-86.
- Crini (2006) “Non-conventional low-cost adsorbents for dye removal: A review”, Bioresource Technology Journal, 97(9), 1061-1085.
- Tabak, E. Eren, B. Afsin and B. Caglar (2009) “Determination of adsorptive properties of a Turkish Sepiolite for removal of Reactive Blue 15 anionic dye from aqueous solutions” Journal of Hazardous Materials, 161 (2-3), 1087-1094.
[٤] H. C. Thomas, “Heterogeneous Ion Exchange in a Flowing System”, Journal of American Chemical Society, Vol. 66, No. 10, pp. 1664-1666, 1944