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

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 بزرگي از تركيبات آلي كه باعث ايجاد آلودگي در آبهاي طبيعي ميگردند، مواد رنگزاي شيميايي هستند كه به صورت صنعتي و خانگي مورد استفاده قرار ميگيرند. 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 اين مواد در طبيعت، بزرگترين منبع آلودگي براي اکوسيستم‌هاي طبيعي مي ‌باشد. مواد رنگزا در مقابل تخريب زيستي مقاوم بوده و نه تنها رنگ نامطلوبي به آب ميدهند، بلكه در بعضي موارد خود تركيبات مضري بوده و ممکن است طي فرايند‌هاي مختلف از قبيل هيدروليز، اكسايش، يا واكنشهاي شيميايي ديگر كه در آب اتفاق ميافتد، به آمين‌هاي آروماتيک تبديل مي ‌شوند که يکي از عوامل سرطان‌زا مي‌باشند. حضور مواد رنگزاي شيميايي علاوه بر آنكه بر روي آلودگي منابع آبي تأثير مـيگذارند، با مـتوقف كردن توليـد اكسيژن و جـلوگيري از نفوذ خورشـيد موجـب مـرگ مـوجودات زنـده و وارد آوردن صدمـات جـدي به محيـط زيسـت ميگردند[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. كاربرد مواد رنگزا به علت توسعه صنعتي و تقاضاي روزافزون، افزايش مييابد. امروزه حدود 10 هزار مادة رنگزا و رنگدانه در صنايع مختلف استفاده ميگردد كه توليد سالانه آنها بالغ بر700 هزار تن بوده و حدود 50 درصد از آنها رنگهاي آزو ميباشند. حدود 20 درصد رنگهای تولید شده در جهان در طی فرایندهای رنگرزی و پرداخت، هدر ميروند و به صورت پساب وارد محيط زيست ميشوند[12-10]. بنابراين لزوم حذف اين آلايندهها ضروري به نظرميرسد.
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 نساجي را به استفاده دوباره از آب تصفيه شده و توسعه دادن جانشينهايي برای مواد شيميايي سمي، متعهد كرده است. مطالعات وسيعي براي حذف آلودگي فاضلابهای توليد شده توسط صنعت نساجي از طريق فرآيندهای شيميايي، بيولوژيكي و بيوشيميايي انجام شده است. فرآيندهای ديگری كه براي حذف فلزات سنگين و رنگ از پساب های آلوده به مواد رنگزا استفاده شده است شامل انعقاد ولختهسازی شيميايي، ج
ذب سطحي روی كربن فعال، ازن زنی، غشاهای اكسيداسيون كاتاليزی، فرآيندهای الكتروشيميايي، تصفيه اكسيداسيونی شامل پراكسيد هيدروژن، و… ميباشد. 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].
يكي از مهمترين اين روشها، فرآيند های اكسيداسيون پيشرفته6 میباشند، که شامل فرآيندهاي شيميايي، فتوشيميايي و فوتوکاتاليزگري براي توليد راديکال هيدروکسيل (OH.) است. راديکال هيدروکسيل يک اکسنده بسيار قوي و غير گزينشپذير است که بسياري از ترکيبات آلي به خصوص ترکيبات آلي غير اشباع را ميتواند اکسيد کند. فرآيند تخريب فوتوکاتاليزگري رنگهاي آزو در حضور تابش فرابنفش و يا نور مرئي، هوازي ميگردد. مزيت ديگر اين روش، اکسايش کامل ترکيب آلي مورد نظر به آب، کربن دياکسيد، و يا اسيدهاي معدني و عدم نیاز به فشار و دماهای بالا ميباشد [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

این نوشته در پایان نامه ها و مقالات ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.