نمودار(۴-۶):منحنی تغییرات درصد میزان حذف رنگ نسبت به جرم جاذب………………………..۷۰
نمودار(۴-۷)منحنی تغییرات درصد میزان حذف رنگ بر حسب غلظت اولیه رنگ متیل اورانژ…………………………………………………………………………………………………………………………….۷۱
نمودار(۴-۸) معادله خطی شده موریس - وبر برای حذف رنگ متیل اورانژ………………………….۷۳
نمودار(۴-۹)معادله خطی شده شبه درجه یک برای حذف رنک متیل اورانژ………………………….۷۴
نمودار(۴-۱۰) معادله خطی شده شبه درجه دوم برای حذف رنگ متیل اورانژ……………………….۷۵
نمودار(۴-۱۱)ایزوترم لانگ مویر…………………………………………………………………………………..۷۶
نمودار(۴-۱۲)ایزوترم فروندلیچ…………………………………………………………………………………….۷۷
نمودار(۴-۱۳)مدل دوبینین-رادشکویچ…………………………………………………………………………..۷۸
فصل اول
مقدمه و کلیات
مقدمه:
با گسترش صنایع و کارخانجات، ناگزیر پساب های صنعتی نیز به شدت رو به افزایش است. آزادسازی این پساب ها در محیط زیست موجب اختلال در زندگی انسان و موجودات زنده می شود.
رنگ ها بخش مهمی از ضایعات صنایع می باشند که به شدت روی آب تاثیر گذاشته و به سختی قابل جداسازی است .
بسیاری از صنایع، مثل صنایع کاغذ، نساجی، پلاستیک، از انواع رنگ ها استفاده می کنند. که در این میان کاربرد رنگ در صنایع نساجی چشمگیر است.
حضور مقدار کمی رنگ درپساب صنایع نساجی موجب کاهش شفافیت و ایجاد واکنش های شیمیایی در آب می شود. رنگ ها به صورت هیدرولیز شده در پساب ها وجود دارند که توسط فیلتر ها قابل جداسازی نیستند]۱۲[.
در سال ۱۹۹۷ سازمانی در بریتانیا با عنوان ETAD[1] شکل گرفت که هدف آن تصویب قوانینی جهت ارائه شاخص هایی برای توسعه بهداشت آب و پساب های صنعتی بوده است.
این سازمان بالغ بر ۴۰۰۰ نوع رنگ را مورد مطالعه قرار داد و آلوده ترین رنگ را رنگ های بازی معرفی نمود. در سال ۱۹۹۷ سازمان محیط زیست بریتانیا اعلام کرد که درصد حضور رنگ در پساب های صنعتی باید صفر باشد، یعنی نباید هیچ رنگی در آب حضور داشته باشد و وارد محیط زیست شود.میزان مصرف آب در صنایع نساجی ۲۵۰-۲۵ متر مکعب به ازی هر تن محصول است]۳و۲[.
رنگ ها دارای ساختاری پیچیده اند که در صنایع نساجی به مقدار گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته و سرانجام وارد محیط زیست می شوند]۴[. رنگ ها از نظر شیمیایی و کاربرد به گروه های مختلفی تقسیم می شوند]۵[.عمدتا به دلیل راندمان پایین رنگرزی و گاها بنا به ماهیت رنگ ها ، حدود ۵۰ درصد رنگ های راکتیو،۲۰-۸ درصد رنگ های دیسپرس[۲]، و یک درصد از رنگ های پیگمنت[۳] مستقیما وارد فاضلاب می شوند]۶و۷[.
رنگ های راکتیو آزو بزرگترین دسته از رنگ های مصنوعی محلول در آب بوده که دارای بیشترین تنوع می باشند.معمولا این رنگ ها نسبت به تجزیه بیولوژیکی مقاوم بوده و قابل حذف نمی باشند. دلیل آن شاید فقدان آنزیم های ضروری برای تجزیه رنگ ها در محیط زیست است ]۹٫[هیدرولیز رنگ زمانی اتفاق می افتد که مولکول رنگ به جای واکنش با گروه های هیدروکسیل سلولز با آب واکنش می دهد]۸[. رنگ های هیدرولیز شده قابل استفاده مجدد نمی باشند]۷[.
از آنجا که بسیاری از رنگ ها از طریق تجزیه بیولوژیکی قابل حذف نمی باشند ، تحقیقات در زمینه حذف آن ها بسیار مورد توجه قرار گرفته است]۶[.
مطالعات نشان داده که رنگ ها دارای خاصیت سرطان زایی به ویژه سرطان مثانه در انسان می باشند]۱۰[.
در نتیجه رنگ های نساجی تهدیدی برای سلامت انسان و محیط زیست در سراسر جهان محسوب می شود و پساب ها باید قبل از ورود به طبیعت به نحو مطلوبی پالایش شوند ]۱۱و۱[.
در شرایط متداول ۵۰ – ۲۰ درصد از رنگ های راکتیو مصرفی در فرایند نساجی هدر رفته و به دلیل تغییر ساختار شیمیایی در طی مرحله رنگرزی نمی توانند مورد استفاده مجدد قرار بگیرند.
تخلیه کنترل نشده این رنگ ها اثرات غیر قابل جبرانی را در بر دارد . رنگ های راکتیو در مقابل نور و عوامل شیمیایی مقاوم بوده و در محیط های طبیعی بسیار پایدار می باشند. لذا مدیریت فاضلاب های حاوی رنگ های راکتیو از دیدگاه زیست محیطی حائز اهمیت است. رنگ های راکتیو سولفوناته و بسیار محلول در آب بوده و جذب آنها بر روی توده های بیولوژیکی ضعیف است و تحت شرایط هوازی در سیستم های تصفیه متداول تجزیه نمی شوند]۱ [.
طبقه بندی رنگ ها:
معمولا ترکیبات رنگی را به طرق مختلفی طبقه بندی می کنند مثلا رنگ های گیاهی و غیر گیاهی ، رنگ های طبیعی و مصنوعی ، آلی و معدنی . ولی یکی از طبقه بندی ها بر اساس کاربرد هاست در زیر رنگ ها بر این اساس طبقه بندی شده اند]۱ [.
رنگ های بازی[۴]:
این نوع رنگ ها از ترکیبات آلی یا هیدروکلرید ها می باشند که کروموفورها به صورت کاتیونی است.ازین نظر به این دسته رنگ های کاتیونی هم می گویند و معمولا داری فرمول عمومی HO- - R- - NH2 می باشند. رنگ باز وقتی ظاهر می شود که به صورت نمک درآید ، رنگ های مختلفی به این گروه تعلق دارند.:
مشتقات تری فنیل متان نظیر مالاکیت[۵] سبز ، متیل سبز ، …
مشتقات تیازین که بارزترین نمونه آن آبی متیلن است.
رنگ بازی که حاوی اکسازین است ، مانند آبی ملدولا
آذین ها مثل قرمز خنثی
رنگ های بازی که حاوی آزو هستند ، مثل قهوه ای بسیمارک]۱ [.
خصوصیات رنگ های بازی:
رنگ های بازی به راحتی در الکل حل می شوند ، ولی به ندرت و تحت شرایط ویژه در آب حل می شوند. در برخی موارد انحلال با تجزیه مولکول رنگ همراه می شود .
بدون استثنا همه ی آن ها با اسید تانیک ترکیب شده به جسم نامحلول تبدیل می شوند]۱۲[.
کاربردهای رنگ بازی در رنگرزی:
الیاف سلولزی تمایلی به واکنش با رنگ های بازی ندارند مگر اینکه تمایل با آغشته کردن اسید تانیک به عنوان تثبیت کننده با الیاف سلولزی ایجاد گردد.رنگ های بازی برای رنگ آمیزی ابریشم و پشم مناسب هستند برای الیاف سنتزی نیز عملیاتی شبیه با الیاف سلولزی باید انجام داد]۱ [.
رنگ های اسیدی[۶]:
این رنگ ها نمک های سدیم، اسیدهای سولفونیک و کربوکسیلیک هستند و برای الیاف سلولزی نامناسب هستند . اما برای الیاف پروتئینی و پلی آمیدی مناسبند. رنگ های اسیدی فقط به کمک گرما جذب الیاف می شوند و در کمتر از ۳۹ درجه جذب الیاف نمی شوند و هر چه دما بالاتر رود جذب رنگ بیشتر می شود . این گروه شامل:
مشتقات تری فنیل متان[۷]،مانند آبی زایلین[۸]
رنگ های نیترو که ترکیب آروماتیک موجود در ساختار آن نیترو شده اند معمولا برای الیاف پروتئینی مناسبند مثل زرد مفتول
رنگ های حاوی گروه آزو مثل آزوگراتین]۱ [.
رنگ های مستقیم[۹]:
این رنگ ها به دلیل داشتن گروه های اسید سولفونیک با نمک های سدیم آن ها به رنگ های اسیدی شباهت دارند و به طور کلی از ترکیبات سولفونه شده آزو می باشند. این رنگ ها مستقیما برای رنگرزی الیاف سلولزی به کار گرفته می شوند. اما برای الیاف پروتئینی شرایط ویژه ای لازم است]۱ [.
مهم ترین این رنگ ها شامل:
رنگ های مستقیم مونو مانند دی آزو امین اسکارلت B
رنگ های مستقیم دی آزو
رنگ های مستقیم تری آزو مثل قهوه ای دی آزو
رنگ های مستقیم تترا آزو
