لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 13
تجزیه فوتوشیمیایی محلول‌های محتوی سولفانیلیک اسید با استفاده از تابش مستقیم نور فرابنفش
جواد صاین و عباس آمیسما
دانشگاه بوعلی سینا همدان
چکیده
در این تحقیق بر روی تجزیه فوتوشیمیایی سولفانیلیک اسید در محلول‌های مائی کار شده است. این ماده به مقادیر قابل توجهی در صنعت بکار رفته و درصدی از آن وارد پساب می‌شود. یک واکنشگاه دو جداره همراه با جریان چرخشی و با تابش بدون واسطه نور فرا بنفش استفاده و اطلاعات تجربی پس از تنظیم pH و دمای محلول حاصل شده است. پیشرفت واکنش با اندازه‌گیری غلظت توسط دستگاه اسپکتروفوتومتر فرا بنفش- مرئی تعقیب گردیده و اثر زمان تابش نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که در pH حدود 4 بیشترین میزان تجزیه حاصل می‌شود. این مقدار در حدود pH محلول بازای غلظت اولیه ppm 10 می‌باشد و یک زمان 30 دقیقه‌ای برای محو کامل این ماده کافی است. کاهش قابل ملاحظه معیار COD و محو نوارهای مربوط به پیوندهای دو گانه کربن- کربن در طیف FT-IR موید آنست که معدنی شدن ماده آلی (تبدیل حلقه بنزنی به دی اکسید کربن و آب، تبدیل گروه سولفیت به سولفات و تبدیل گروه آمین به نیترات) انجام گرفته و این روش برای کاربرد صنعتی مفید است.
واژه‌های کلیدی: تجزیه فوتوشیمیایی، واکنشگاه با جریان چرخشی، سولفانیلیک اسید، COD
Photochemical Decomposition of Solutions Containing Sulfanilic Acid Using Direct UV Irradiation
J. Saen and A. Amisama
Department of Chemistry, University of Bu Ali, Hamadan
Abstract
This investigation is concerned with photochemical degradation of sulfanilic acid. This substance is largely used in textile and dye industries, a part of which is discharged in the wastewater. A jacketed circulating reactor, equipped with direct imposed irradiation has been designed and used in this work. The concentrations of substrate have been determined using an ultraviolet-visible spectrophotometer. The experimental data has been obtained for each run after adjustment of pH and temperature of operation. The irradiation time has also been controlled. There is an optimal pH≈4 (close to substrate concentration of 10 ppm) for which the maximum conversion is obtained. A 30 min irradiation time, for example, was sufficient for complete removal of substrate with 10 ppm initial concentration. The significant decrease of COD and the significant removal of the carbon – carbon double bonds observed in the FT-IR spectrum indicate that the degradation is consistent with mineralizing of the organic substrate (conversion of benzene ring to carbon dioxide and water, conversion of sulfite group to sulfate and conversion of amine group to nitrate). The method of degradation of sulfanilic acid could therefore have useful industrial applications.
Keywords: Photochemical decomposition, Circulating reactor, Sulfanilic acid, COD
مقدمه
تصفیه فوتوشیمیایی پسابها روشی موثر برای از بین بردن آلودگیهاست. بهتازگی توجه ویژه‌ای به آلاینده‌های آروماتیک و آلیفاتیک محلول در پسابها معطوف شده است. در این رابطه، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)، روش‌هایی برای تصفیه آب هستند که سبب معدنی شدن آلاینده‌های آلی بوسیله عوامل اکسیدکننده قوی می‌گردند (1-3). یکی از سودمندترین این روشها که در تصفیه شیمیایی، آلودگی ثانوی ایجاد نمی‌کند، تابش نورفرا بنفش به محلول حاوی مواد آلاینده است. استفاده از اکسید کننده‌های موثری نظیر آب اکسیژنه و اوزون نیز در این فرآیند رایج بوده است، بعنوان مثال کاربرد این روش برای تصفیه پساب داروسازی و باستناد معیار COD، توسط هر دو فرآیند H2O2/UV و O3/UV انجام شده است (4).
سولفانیلیک اسید در تهیه رنگها، در صنایع رنگرزی و بعنوان یک ماده حد واسط در تهیه تعدادی از رنگهای آزو مصرف می‌شود. همچنین در تولید برخی آفت‌کشها و مواد ساختمانی نیز بکار می‌رود. این ماده بصورت پودر یا کریستال به رنگ سفید، زرد یا خاکستری مایل به سفید وجود دارد. فرمول ساختمانی سولفانیلیک اسید در شکل یک ارایه شده است. سولفانیلیک اسید در آب سرد، الکل و اتر به مقدار کم حل می‌شود. اما در آب گرم و اسید کلریدریک غلیظ محلول است. حلالیت این ماده در آب سرد، یک گرم در هر 100 میلی لیتر آب است.
شکل1: فرمول گسترده سولفانیلیک اسید
سولفانیلیک اسید جزو ترکیبات نسبتاً خطرناک است و برای کار با آن احتیاطهای لازم بکار می‌رود. استنشاق این ترکیب موجب تحریک و سوزش مجاری تنفسی و سپس سرفه و عطسه می‌شود. وجود این ماده در دستگاه گوارش، باعث تهوع و اختلال در کار معده می‌شود. میزان سمیت این ترکیب برابر LD50=12300 mg/kg است (5).
این ماده دارای مقاومت زیاد زیست هضمی درون آب و زمین بوده و تاکنون مقاله‌ای در متون راجع به تجزیه فوتوشیمیایی این ترکیب, بروشی مشابه این کار گزارش نشده است.
در این کار جهت تحقیق در زمینه تجزیه فوتوشیمیایی این ماده, یک واکنشگاه دوجداره مجهز به جریان چرخشی (circulating stream) همراه با لامپ فرا بنفش بکار برده شده است. تابش نور فرا بنقش بدون واسطه به محلول انجام می‌شود. با استفاده از این واکنشگاه تاثیر غلظت اولیه، pH و دما مورد بررسی و تحلیل قرار می‌گیرند. نتایج آزمایشگاهی بوسیله داده‌های بدست آمده از طیف‌سنج فرابنفش- مرئی، اعمال روش استاندارد اندازه‌گیری مقدار اکسیژن مورد نیاز برای تجزیه مواد آلی (Chemical Oxygen Demand, COD) (6) و طیف مادون قرمز (FT-IR) حاصل شده است.
کارهای تجربی
الف- وسایل و مواد
واکنشگاه فوتوشیمیایی استفاده شده از جنس شیشه پیرکس و دوجداره می‌باشد. بدنه اصلی آن مخروطی شکل وعمودی است که دهانه پهن آن در بالا و دهانه باریک در پایین (محل ورود جریان چرخشی) قرار دارند. تمام محلول در معرض لامپ فرابنفش قرار گرفته بدون اینکه فضای مردهای بوجود آید. در صورت استفاده از کاتالیزور، این واکنشگاه مشابه یک واکنشگاه فورانی (spouted reactor) (7) عمل می‌نماید که در آن قسمت اعظم ذرات جامد کاتالیزور در فضای واکنشگاه بطور معلق باقی میمانند.
گنجایش واکنشگاه بکار رفته در این کار حدود یک لیتر است. یک لامپ فرابنفش (از نوع جیوه با تابش در محدوده UV-A) طول موج با توان 400 وات به صورت عمودی در محلول داخل واکنشگاه قرار گرفته و از بالا توسط سیم و گیره نگهداری شده است. واکنشگاه مجهز به یک جریان چرخشی است که از بالای واکنشگاه درون یک مجرا خارج و به ورودی یک پمپ که جریان را به پایین واکنشگاه ارسال می‌کند، جاری می‌شود. جریان چرخشی موجب همزدن و یکنواخت شدن محیط گردیده و امکان تماس با لامپ را برای همه ذرات محلول فراهم می‌نماید. شدت جریان چرخشی با تنظیم یک شیر که در خروجی پمپ قرار دارد، تنظیم می‌گردد. بمنظور از بین بردن اثر غلظت اکسیژن در روند اکسیدآسیون، از یک پمپ هوا دهی استفاده شده است که جریان هوا را توسط لوله ای به قطر تقریبی 5 میلیمتر به قسمت پایین واکنشگاه و زیر لامپ هدایت می‌کند. تغییر در شدت جریان هوا در محدوده شرایط بکار موجب تغییر قابل ملاحظه‌ای در پیشرفت واکنش نشده است، لیکن قطع جریان هوا باعث کاهش در میزان پیشرفت واکنش می‌شود. از طرفی افزایش زیاد شدت جریان هوا باعث اغتشاش در هیدرودینامیک و حرکت محلول در واکنشگاه می‌شود. دلیل این امر افزایش مقدار هوا در محلول داخل واکنشگاه و در محیط پمپ و سپس دو فازی شدن سیال می‌شود. تاثیر افزایش اکسیژن در افزایش واکنش تجزیه فوتوشیمیایی در موارد مختلف از جمله تجزیه فوتوشیمیائی ماده 4-ترشیو اکتیل فنل در محلول آبی گزارش شده است (8). جداره دوم واکنشگاه محتوی آب جاری است که دمای محلول موجود در واکنشگاه را در مقدار مطلوب تنظیم می‌نماید.
سولفانیلیک اسید با خلوص بیش از 99 درصد محصول شرکت مرک برای تهیه محلول‌های مختلف بکار رفته است. جهت تنظیم pH از محلول‌های یک مولار اسید کلریدریک و سود سوزآور استفاده شده است.
ب- روش کار
ابتدا محلول سولفانیلیک اسید با غلظت معین به واکنشگاه منتقل می‌شود. پس از تنظیم pH و دما، در حین انجام واکنش
دانلود پروژه تجزیه فوتوشیمیایی محلول 13 ص