محمد حسین جعفری   

این گروه از رنگها شامل بزرگترین و مهمترین دسته رنگها بوده ، بطور وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مشخص‌ترین ویژگی این رنگها داشتن یک یا چند گروه آزو N≡N- است که بین دو قسمت آلی رنگ به عنوان پل عمل می‌کنند و حداقل یکی از این گروه‌ها آروماتیک هستند. توسط گروه کرموفوری (رنگزای) آزو ، می‌توان طیف وسیعی از رنگها مثل زرد ، قرمز ، نارنجی ، آبی ، سبز ، بنفش و سیاه را سنتز کرد.

 

فرایند تهیه رنگهای آزو

روشهای مختلفی برای تهیه این نوع رنگها وجود دارد، ولی عموما آنها را از کوپلاسیون مواد دی‌آزونیوم تولید می‌کنند. این مواد از واکنش دی آزوتاسیون آمینهای آروماتیک نوع اول حاصل می‌شوند. واکنش دی‌آزوتاسیون در سال 1862 توسط "گریس" کشف شد و باعث تحول در صنایع رنگسازی گردید.

در این واکنش ، فنلها ، نفتلها و آریل آمینها به عنوان مواد کوپلاسیون بکار برده می‌شوند.

در رنگهای حاصله گرده آزو بعنوان رنگزا و گروه‌های هیدروکسی یا آمینو به عنوان آکسوکروم ( تشدید کننده قدرت نفوذ رنگ ) شناخته می‌شوند.

 

طبقه بندی رنگهای آزو

این رنگها را برحسب تعداد گروه‌های آزو بصورت رنگهای مونو آزو ، دی آزو و پلی‌آزو طبقه‌بندی می‌کنند.

رنگهای منو آزو

این رنگها دارای یک گروه آزو بوده و از پر استفاده‌ترین گروه‌های آزو هستند. این رنگها به دو دسته تقسیم می‌شوند:

• رنگهای فاقد گروه‌های کربوکسیلیک و سولنونیک : این گروه از رنگها با توجه به کاربردشان به شکل زیر دسته‌بندی می‌شوند:

1. رنگهای حلال : مانند زرد آنیلین یا نارنجی سودان G که به عنوان حلال سایر رنگها بکار می‌روند.
2. رنگهای بازی یا کاتیونی : از قدیمی‌ترین رنگهای سنتزی هستند و موارد استعمال فراوانی در رنگرزی الیاف طبیعی دارند، اما دارای ثبات کافی نیستند.
3. رنگهای دندانه‌ای : این رنگها دارای گروه‌های هیدروکسی ارتو نسبت به گروه آزو هستند که تشکیل کمپلکس فلزی با نمکهای مختلف از جمله بی‌کرومات می‌دهند. از این گروه می‌توان مردانت قرمز 28 و مردانت قهوه ای 54 را نام برد.

• رنگهای دارای گرده اسیدی : چهار رنگ معروف نارنجی (نارنجی ، نارنجی ، نارنجی ، (متیل اورانژ و نارنجی) جز این گروه هستند و از دی‌آزوتاسیون آمینهای حلقوی و سولفانیلیک اسید ، سنتز می‌شوند.

رنگهای دی‌آزو

• رنگهایی که دو گروه آزو دارند : در ساختمان این رنگها ، ماده کوپلاسیون از دو طرف توسط دو گروه دی‌آزونیوم جفت می‌شوند. Z : ماده کوپلاسیون و A و ’A :ترکیبات دی آزونیوم
  
  تعداد این رنگها محدود و اغلب غیر قابل حل در آب است که از لحاظ کاربردی جز رنگهای اسیدی دندانه‌ای و مستقیم محسوب می‌شوند. یکی از مهم‌ترین این رنگها ، اسید بلک است.

 

رنگهای تترا آزونیوم

در این رنگها ماده کوپلاسون با یک ترکیب تترا آزونیوم جفت می‌شود. از مهمترین این رنگها قرمز کنگو بوده که از جفت شدن بنزیدین با دو گروه نفیتونیک اسید تهیه می‌شود. این رنگها از فراوان‌ترین رنگهای دسیس آزو هستند و در بر گیرنده پیگمانها ، رنگهای مستقیم و همچنین تعدادی از رنگهای اسیدی و دندانه‌ای هستند. ماده D در ترکیب این رنگها معین کننده نوع رنگ اسیدی یا دندانه‌ای است. دی آمینها مانند بنزیدین نمونه‌ای از این ترکیب هستند.

قرمز کنگو به عنوان یکی از رنگهای این گروه جزو رنگهای مستقیم محسوب شده و برای رنگرزی الیاف پلی‌آمید ، پشم و سلولز بکار می‌رود. همچنین به علت نداشتن ثبات کافی بیشتر در تیتراسیون‌ها بعنوان معرف استفاده می‌شود.

رنگهای مستقیم

رنگهایی هستند که بدون افزودن نمک یا افزودنیهای دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مباحث مرتبط با عنوان

• تولید صنعتی رنگدانه سفید
• تولید صنعتی رنگدانه سیاه
• رنگ
• رنگدانه و انواع آن
• شیمی رنگ
• هیدروکربنهای آروماتیک چند هسته‌ای
• صنایع رنگسازی

تجزيه رنگ آزو در محلول آبي از طريق تركيب نور مرئي و مافوق صوت

 چكيده

تنزل رتبه اسيد نارنجي هفت (7 Orange ) در محلول آبي به ترتيب و در يک زمان تحت پرتو افکني نور فراصوت و قابل مشاهده يا مرئي در محلول آبي مورد بررسي قرار گرفته است. بر اين اساس مشاهده شده است كه حداکثر درصد برداشت k، به هنگامي كه فرکانس فراصوت f و توان p  از f = 20 KHz  و P =3W  به f = 1 MHz  و P = 40 W تغيير مي‌يابد، از 4% به 35% افزايش مي‌يابد. به عبارتي ديگر مقدار k، تحت پرتو افکني نور مرئي در 632 نانومتري و mW/mm2 100، برابر با 3% مي‌باشد، تحت پرتوافکني همزمان نور مرئي (632 nm, 100 mW/mm2) و فراصوت (1 MHz, 40 W) مقدار k به 65% مي‌رسد که شامل يک تأثير همكنشي از پرتوافکني نور مرئي و فراصوت مي‌باشد. يک مدل ساده بر پايه تئوريهاي شكاف باند و کويتاسيون يا حفره زايي براي توضيح پديده همكنشي مطرح گشته است .

 كلمات كليدي: تاثير همكنشي، تابش مافوق صوت، تابش نور مرئي، حفره‌زايي، رنگ آزو

مقادير زياد پسابهاي‌ توليد شده از صنايع نساجي بعنوان يك تهديد جدي براي محيط زيست مجاور ما بشمار مي‌روند. توجهات زيادي معطوف فرآوري مناسب پساب هاي نساجي شده است. اگر چه رنگ هاي آزو که بخش اعظمي ‌از کليه گروه هاي رنگ هاي نساجي را تشکيل مي‌دهند در مقابل تنزل يا تخريب زيستي مقاوم بوده و در شکستن و احياي آمين هاي آروماتيک سرطانزا تحت شرايط آنروبيک يا ناهوازي مستعد مي‌باشند. با بهره گيري از روشهاي متعارف جهت تجزيه رنگ هاي آزو مانند جذب کربن، واكنش فنتون، فلوکولاسيون يا تجمع، همراه با اکسيداسيون با ازوناسيون يا هيدروژن پروکسايد نمي‌توان به درصد بالاي برداشت رنگ هاي آزو دست يافت، به اين معني که مقداري از مواد واسطه‌‌اي سمي در طول فرآيند تجزيه تشکيل مي‌شوند. چگونگي تجزيه رنگهاي آزو بدون ايجاد آلودگي ثانويه جزء موارد تاکيد شده در تحقيقات امروزه بشمار مي‌رود. روش هاي زيادي به مانند فرآيندهاي اکسيداسيون پيشرفته (AOP) براي تجزيه رنگ هاي آزو طراحي گشته اند.

در ميان روش هاي AOP، پرتوافکني فراصوت از نظر عملکرد ساده و بسختي ممكن است به محصول نهايي صدمه بزند. تحت پرتوافکني فراصوتي راديکال هاي آزاد شيميايي به شدت راکتيو مانند راديکال OH مي‌توانند توليد گردند که با مواد آلي واکنش مي‌دهند و سپس مقدار برداشت مواد آلي را افزايش مي‌دهند. به علاوه، روش هاي دماي بالا و فشار بالا با کويتاسيون حباب توليد شده‌اند مي‌توانند سبب تجزيه ترکيبات هيدروفيليک يا آبدوست مانند رنگ هاي آزو در آب شوند. با اين حال، به درصد برداشت فراصوتي و ميزان تجزيه مواد آلي کم هستند. به عبارتي ديگر پرتوافکني نور ماوراء بنفش به عنوان روشي جديد براي توليد راديکال هاي OH استفاده مي‌شود. اگر چه نور ماوراء بنفش تنها مسئول 4% از انرژي خورشيدي بشمار مي‌آيد که اين امر منجر به پايين آمدن كارايي تجزيه آلاينده‌هاي آلي بصورت عملي مي‌شود. به منظور افزايش عکس العمل و فعل و انفعالات مربوط به تجزيه، روال پرتوافکني تركيبي فراصوت و نور ماوراء بنفش مورد آزمايش قرار داده شد. استفاده همزمان از نور ماوراء بنفش و فراصوت بسيار موثرتر از اختلاط ترتيبي آنها در تجزيه برخي از ترکيبات آلي به شمار مي‌رود که خود موكد وجود تاثيرات همكنشي مي‌باشد. تا بحال مطالعات اندكي ‌درباره مکانيزم اثرات همكنشي براي اختلاط نور و فراصوت انجام گرفته است.

ما تنزل مرتبه اسيد نارنجي هفت (7 Acid Orange) در محلول آبي تحت پرتوافکني فراصوت و نور مرئي بصورت ترتيبي و همزمان را مورد بررسي قرار داده‌ايم. ما دريافتيم که درصد برداشت K (65%) در حالت پرتوافکني با اختلاط نور مرئي و فراصوت بسيار بيشتر از جمع (حدودا 38%) پرتوافکني توسط تابش فراصوتي و نور مرئي بصورت ترتيبي مي‌باشد که نشان دهنده ضرورت اثر همكنشي مي‌باشد. بر اين اساس، ما اثر همكنشي را در احياي انرژي شكاف باند، که تحت پرتوافکني فراصوت توسط دماي بالا و فشار بالا با ريزش حباب القا شده است، را تشريح نموديم.

 

* Corresponding author: vahidvatanpoor@yahoo.com

available o nline @ www.jcst.icrc.ac.ir

88  81 ،(1386) نشريه علوم و فناوري رنگ/ 2

از آب هاي آلوده II رنگبري مخلوط مواد رنگزاي مالاكيت سبز و اورانژ

با استفاده از واكنشگر شبه فنتون

، وحيد وط نپور سرقين*، عليرضا ختايي، محمدحسين رسوليفرد، مسعود رستگار 􀁥 نظا مالدين دانشور

آزمايشگاه تصفية آب و پسا بهاي صنعتي، گروه شيمي كاربردي، دانشكده شيمي، دانشگاه تبريز ، تبريز، ايران

1386/12/ 1386 در دسترس به صورت الكترونيكي از: 10 /11/ 1386 تاريخ پذيرش: 17 /7/ تاريخ دريافت: 25

با كمال تأسف، استاد بزرگوار جناب آقاي دكتر نظا مالدين دانشور پس از عمري خدمت در راه اعتلاي علم و دانش اين مرز و بوم، دار فاني

را وداع گفتند. اين فقدان را به جامعه علمي، دانشگاهي و خانواده بزرگوار ايشان تسليت عرض مي نماييم. روحشان شاد.

م ي باشد، براي حذف ( AOPs) كه يكي از فرآيندهاي اكس يداسيون پيشرفته (Fe3+/H2O در اين كار پژوهشي، از روش شبه فنتون ( 2

استفاده گردي د . هدف از اين تحقيق، بررسي امكان حذف مخلوط مواد رنگزاي مذكور به II مخلوط مواد رنگزاي مالاكيت سبز و اورانژ

II روش شبه فنتون و بررسي تأثير مواد رنگزا بر ميزان رنگبري يكديگر در حالت مخلوط مي باشد . نتايج نشان داد كه حضور اورانژ

در حضور مالاكيت سبز كاهش مي يابد . تأثير II موجب تسريع واكنش رنگبري مالاكيت سبز م ي گردد، در حالي كه ميزان حذف اورانژ

و تغيير غلظت اولية مواد رنگزا بر ميزان حذف نيز بررسي شد. نتايج نشان داد Fe غلظت + 3 ، H2O عوامل مؤثر بر واكنش از قبيل غلظت 2

ميزان حذف هر دو مادة رنگزا افزايش يافت . همچنين بهترين ميزان حذف رنگزا براي هر دو مادة رنگزا Fe كه با افزايش مقدار غلظت + 3

به دست آمد. H2O2 / Fe3+= در نسبت مولي 20

.II واژ ههاي كليدي: فرآيند شبه فنتون، رنگبري، فرآيندهاي اكسيداسيون پيشرفته، مالاكيت سبز، اورانژ

Decolorization of Mixture of Dyes Containing Malachite Green

and Orange II by Fenton-like Reagent

N. Daneshvar,V. Vatanpour*, A.R. Khataee, M.H. Rasoulifard, M. Rastegar

In this work, Fenton-like reagent (Fe3+/H2O2) that it is one of the Advanced Oxidation Processes (AOPs) was used for

the removal of mixture of dyes containing Malachite green and Orange II. Aim of this research is investigation of

possibility of mixture of dyes decolorization by Fenton's reagent. In addition, effect of presence of one dyes on

decolorization efficiency of another dye in mixture was examined. Results showed that in the presence of Orange II,

removal efficiency of MG has been accelerated, whereas Orange II removal efficiency in the presence of Malachite

green has been reduced. Influence of effective parameters on Fenton-like reaction such as H2O2 and Fe3+ concentration

and initial concentration of dyes on the removal were investigated. Results showed that removal efficiency of dyes by

increasing of Fe3+ concentration was increased. In addition, the best dye removal for both dyes were obtained at the

molar ratio of H2O2/Fe3+=20. J. Color Sci. Tech. 1(2008),81-88. © Institute for Colorants, Paint and Coatings.

Keyword: Fenton-like Process, Decolorization, Advanced Oxidation Processes, Malachite Green, Orange II.

82 وحيد وطن پور و همكاران

Journal of Color Science and Technology(2008) ( نشريه علوم و فناوري رنگ ( 1386

1 مقدمه

بخش بزرگي از تركيبات آلي كه باعث ايجاد آلودگي در آ ب هاي

طبيعي مي گردند، مواد رنگزاي شيميايي هستند كه ب ه صورت صنعتي

و خانگي مورد استفاده قرار م ي گيرند. مواد رنگزا نه تنها رنگ نامطلوب ي

به آب م يدهند، بلكه در بعض ي موارد خودشان ترك يبات مضر ي بوده و

م يتوانند توسط اك س ايش، ه يدروليز يا واكن ش هاي u1588 ش يميايي د يگر كه

در آب اتفاق م يافتد، محصولات جان ب ي سمي تول يد كنند [ 1]. حضور

مواد رنگزاي شيميايي علاوه بر آنكه بر روي آلودگي منابع آبي تأث ير

م يگذارند، با متوقف كردن توليد اكسيژن و جلوگيري از نفوذ نور

خورشيد موجب مرگ موجودات زنده و وارد آوردن صدمات جدي به

محيط زيست م ي گردند [ 2]. كاربرد مواد رنگزا به علت توسعه صنعتي

و تقاض اي روزافزون، افزايش م ي يابد. امروزه حدود 10 هزار مادة رنگزا و

رنگدانه د ر صنايع مختلف استفاده م ي گردد كه توليد سالانه آنها بالغ بر

.[ 7 تن بوده و حدود 50 % از آنها رن گ هاي آزو م ي باشن د [ 3 ×105

1% مواد رنگزا در طي فرآيندهاي - تخمين زده شده است كه 15

رنگرزي و پرداخت، هدر م ي رود ب ه صورت پساب وارد محيط زيست

م يشوند [ 4]. بنابراين لزوم ح ذف اين آلايند ه ها ضروري به نظر

م يرسد.

در بعضي از كشورها، محدوديت هاي بسيار شديدي براي تخلية

پساب ها وجود دارد كه صنعت نساجي را به استفاده دوباره از آب

تصفيه شده و توسعه دادن جانشي ن هايي براي مواد شيميايي سمي،

متعهد كرده اس ت . مطالعات وسيعي براي حذف آلودگي فاضلا ب هاي

توليد شده توسط صنعت نساجي از طريق فرآيندهاي شيميايي،

بيولوژيكي و بيوشيميايي انجام شده اس ت . فرآيندهاي ديگري كه براي

حذف فلزات سنگين و رنگ از پساب هاي آلوده ب ه مواد رنگزا استفاده

شده است شامل رسوب دادن شيميايي، جذب سطحي روي كربن

فعال، غشاهاي اكس ي داسيون كاتاليز ي ، فرآيندهاي الكتروشيميايي و

مي باشد UV تصفية اكسيداسيوني شامل پراكسيد هيدروژن، تابش نور

5]. يكي از مه مترين ا ين رو ش ها، فرآيند هاي اكسيداسيون پي شرفته ]

1 هستند. اين فرآيندها بر پاية تشكيل راديكا لهاي (AOPs)

هيدروكسيل فعال م يباشند كه با ترك يبات آل ي واكنش داده و موجب

تخري ب آنها م يشوند . راديكا ل هاي هيدروكس يل آزاد به صورت

غيرانتخابي ب ا ترك يبات آل ي واكنش داده و آنها را تجزيه مي كنند . در

بين فرآيندهاي اكس يداسيون پيشرفته، فرآيند فنتون يكي از

جال بترين رو ش هاي مورد مطالعه است . روش فنتون به انواع مختلف  ي

تقسي مبندي م يشود كه شامل ف وتوفنتون، الكتروفنتون، فنتون تاري ك،

شبه فنتون و ... م يباشد كه تنها شرا يط عمل در آنها متفاوت است

ولي اساس واكن ش ها يكسان م يباشد. واكنشگرهاي مورد استفاده د ر

اين فرآيند در دسترس و ارزان هستند و از نظر زيس تمحيطي ب يخطر

1- Advanced Oxidation Processes

.[ م يباشند [ 6

فنتون داراي يك سيستم الكتروشيميايي است كه در آن يو ن هاي

به عنوان اكسنده H2O به عنوان احياء كننده و مولكو u1604 ل هاي 2 Fe2+

م يباشند. چون سيستم فنتون ماهيت الكتروشيميايي دارد لذا همانند

ΔG= −nFE يك پيل عمل م يكند و داراي پتانسيلي بر طبق رابطه

راديكا ل هاي فعال هيدروكسيل توليد H2O است. از احياء م و لكو لهاي 2

:[ م يشوند كه هدف اصلي اين فرآيند مي باشد [ 7

2+ 3+ - (1)

Fe + H2O2 →Fe +iOH + OH

iOH+ H2O2 →H2O+HO2i (2)

3 2 (3)

Fe HO2 Fe H O2 + + i → ++ + +

2 3 (4)

2 2

Fe HO Fe HO - + + i → ++

Fe2 OH Fe3 OH- (5) + +i → ++

به نام فرآيند شبه فنتون H2O و 2 Fe واكنش بين يو ن هاي + 3

معروف است. مكانيسم واكنش شبه فنتون به صورت زير م يباشد:

3 2 (6)

2 2 2

Fe H O Fe H O H+ + + → ++ i +

واكنش ( 6) درحقيقت از دو مرحله تشكيل شده است كه ابتدا

تشكيل م يگردد و سپس يك انتقال الكترون Fe....OOH كمپلكس + 2

تبديل م ي شود Fe به + 2 Fe در ك رة دروني اتفاق افتاده و يو ن هاي + 3

:[8،9]

3 2 (7)

2 2

Fe H O Fe .OOH H+ ++ → … ++

2 2 (8)

Fe....OOH HO2 Fe +→ i+ +

از روش فنتون و شبه فنتون براي حذف مواد رنگزاي متفاوتي از

قبيل مواد رنگزاي آزوي ر اكتيو مثل راكتيو زرد 84 و راكتيو قرمز 120

12 ] و ... ] G 11 ]، راكتيو سياه 5 و اورانژ ] 10 ]، راكتيو آبي 49 ]

استفاده شده است.

مالاكيت سبز به رو ش هاي مختلفي از جمله جذب روي كربن

15 ]، استفاده از ] UV/H2O فعال [ 13 ]، سونوليز [ 14 ]، روش 2

دوپه شده با قل ع [ 16 ]، روش بيوشيميايي [ 17 ] و TiO فوتوكاتاليز با 2

فوتوفنتون [ 18 ] از آ ب هاي آلوده حذف شده است . همچنين تخريب

توسط چندين فرآيند اكسيداسيون پيشرفته م انند استفاده از II اورانژ

19 ]، انعقاد الكتريكي [ 20 ]، فوتوفنتون [ 21 ] و ] TiO فوتوكاتاليز 2

22 ] مطالعه گرديده اس ت . اما با - فرآيندهاي فنتون و شبه فنتون [ 23

از آب هاي آلوده با استفاده از... 83 II رنگبري مخلوط مواد رنگزاي مالاكيت سبز و اورانژ

Journal of Color Science and Technology(2008) ( نشريه علوم و فناوري رنگ ( 1386

توجه به اينكه پسا ب هاي ص نعتي نساج ي معمولاً شامل چند مادة

رنگزاي مختلف مي باشند، لزوم حذف مخلوط مواد رنگزا ضروري

به نظر م يرسد.

در اين كار پژوهشي، از روش شبه فنتون براي حذف مخلوط مواد

استفاده شده است . دو مادة رنگزا از دو II رنگزاي مالاكيت سبز و اورانژ

خانوادة متفاوت تر ي فني لمتان (رنگزاي كاتيوني ) و گروه آزو (رنگزاي

آنيوني) براي نشان دادن توانايي سيستم در حذف گرو ه هاي متفاوت از

مواد رنگزا انتخاب گرديد . مخلوط اين دو مادة رنگزا تشكيل كمپلكس

نم يدهد و رسوب نيز توليد نم يكند. تأثير عوامل مؤثر بر واكنش مثل

و تغيير غلظ ت اولية مواد رنگزا بر ميزان Fe غلظت + 3 ،H2O غلظت 2

حذف به همراه تأثير مواد رنگزا بر حذف همديگر مورد بررسي قرار

گرفت.

2 بخش تجربي

2 1 مواد و وسايل

با وزن مولكول ي 350,23 و خلوص (C.I. Acid Orange 7) II اورانژ

با وزن مولكول ي (C.I. حداقل 90 % و مالاكيت سبز اگزالات ( 42000

خريداري شد . (Merck) 927,02 و خ لوص حدود 90 % از شركت مرك

مادة رنگزايي از گروه تر ي فني لمتان است (شكل ،(MG) مالاكيت سبز

1) كه به طور وسيعي براي رنگرزي در صنايعي مثل ابريشم، چرم و

كاغذ استفاده م ي شود. همچنين در زما ن هاي گذشته به عنوان از بين

برندة انگل، عفون ت هاي قارچي و باكتريايي در ماه ي ها و تخ م ماهي ها

به جريان آبي تخليه MG كاربرد داشته است [ 24 ]. اگر محلول شامل

شود، روي زندگي آبزيان تأثير خواهد گذاشت و موجب اثرات زيان

آوري در كبد، كليه، روده، آبشش و دستگاه تناسلي آبزيان م ي گردد

.[25،26]

شكل 1: ساختار مالاكيت سبز.

.II شكل 2: ساختار اورانژ

نيز ناميده م ي شود (AO7) كه اسيد اورانژ 7 II مادة رنگزاي اورانژ

(شكل 2)، يكي از پر مصرف ترين مواد رنگزاي آزو بوده و جزء رن گ زاهاي

اسيدي محلول در آب است . مواد رنگزاي آزو به دليل يكنواخ تشوندگي

خوب، شفافيت بالا، ثبات نوري خوب و ارزان قيمت بود ن ب ه طور

وسيعي در صنايع رنگرزي، نساجي ، چر م سازي و رنگ كرد ن كاغذ مورد

.[ استفاده قرار م يگيرند [ 27

با خلوص H2O و 2 III به عنوان منبع آهن Fe(NO3)3.9H2O از

اولية محلول توسط pH . استفاده گرديد (Merck) %30 از شركت مرك

0,1 تنظيم گردي  د. آب مقطر مورد M با غلظت NaOH و H2SO4

4-5 بود. μS/cm- 6,8 و هدايت 1 - برابر 6,4 pH استفاده داراي

Lightwave S طيف جذبي نمون هها توسط دستگاه اسپكتروفوتومتر

Metrohm محلول توسط دستگاه 654 pH . 2000 رسم گرديد UV-Vis

تنظيم شد. pH-meter

2 2 روش آزمايش

براي انداز ه گيري غلظت مواد رنگزا ب ه تنهايي و در مخلوط آنها از طيف

جذبي اسپكتروسكوپي استفاده شد. با توجه به اينكه طول موج حداكثر

در II 619 و طول موج حداكثر جذب اورانژ nm جذب مالاكيت سبز در

484 م ي باشد، تداخل بسيار كم بين پي ك هاي دو مادة رنگزا وجود nm

امكا نپذير UV-Vis دارد و اندازه گيري همزمان آنها توسط طيف جذبي

م يباشد (شكل 3). نمودار كاليبراسيون هر يك از مواد رنگزا در حضور

مادة رنگزاي ديگر رسم گرديد.

آزمايشات در يك را كتور همز ن دار ناپيوستة شيش ه اي به حجم

250 تحت دماي محيط دور از نور محيط انجام شد . در تمام ml

آزمايشات، حجم اولية محلول بعد از اضافه كردن تمام محلول

اوليه در pH اضافه شده و III 100 بود. محلول آهن ml واكنشگرها

مقدار 3,0 تنظيم گردي د . با توجه به اينكه مشخص شده است بالاترين

در تمام pH برابر 3,0 م ي باشد، u1575 از اين pH سرعت واكنش فنتون در

مراحل استفاده گرديد. با اضافه نمودن مقدار معين پراكسي د

84 وحيد وطن پور و همكاران

Journal of Color Science and Technology(2008) ( نشريه علوم و فناوري رنگ ( 1386

هيدروژن، واكنش شروع م ي شد. در فواصل زماني مشخص، از مح لول

حاصل نمون ه برداري شده و جذب آن توسط اسپكتروف وتومتر قرائت

گرديد.

3 نتايج و بحث

بر ميزان حذف Fe 3 1 بررسي تأثير غلظت اولية يو ن هاي + 3

مواد رنگزا

بر روي سرعت و م يزان Fe به منظور بررسي اثر غلظت يون هاي + 3

و مالاكيت II 10-5 از اورانژ M حذف مواد رنگزا، محلو ل هايي با غلظت

pH 2 پراكسيد هيدروژن بود، تهيه شدند و ×10-3 M سبز كه حاوي

محل و لها در 3,0 تنظيم شد و در حضور غلظ تهاي متفاوت از

آزمايشات حذف رنگزا انجام شدند كه نتايج در ،Fe يو نهاي + 3

شك لهاي 4 و 5 نشان داده شده است.

و مخلوط آنه ا با غلظت II شكل 3: طيف جذبي مالاكيت سبز و اورانژ

.pH= 10-5 و 3,0 M

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 20 40 60 80 100 120

time(min)

C/Co

Fe3+(M)

10-4

2×10-4

3×10-4

5×10-5

ب ر راندمان حذف Fe شكل 4: تأثير غلظت يون هاي + 3

،[MG]= 10-5M ،[H2O2]=2×10-3 M) مالاكيت سبز

.(pH= 3,0 ،[Orange II]=10-5 M

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 20 40 60 80 100 120

time(min)

C/Co

Fe3+(M)

10-4

3×10-4

5×10-5

2×10-4

روي راندمان حذف Fe شكل 5: تأثير غلظت يو ن هاي + 3

،[MG]= 10-5 M ،[H2O2]=2×10-3 M) II اورانژ

.(pH= 3,0 ،[Orange II]=10-5 M

مشاهده مي شود كه با افزايش غلظت يو ن هاي فريك، ميزان حذف

مازا د است و H2O هر دو مادة رنگزا افزايش م ي يابد . چون غلظت 2

تعيي ن كنندة سرعت واكنش است، با افزايش غلظت آن Fe غلظت + 3

سرعت حذف آلايند ه ها به علت توليد بيشتر حدواسط ها افزايش

.[ م ييابد [ 2،28

3 2 بررسي تأثير غلظت اولية پراكسيد هيدروژن بر ميزان

حذف مواد رنگزا

مناسب براي تخريب م واد رنگزا توسط واكنشگر H2O انتخاب غلظت 2

مهم م ي باشد . نسبت ،H2O شبه فنتون از نظر عملي و از نظر قيمت 2

به يو ن آهن (كاتاليست ) به عنوان واكنشگر H2O مناسب غلظت 2

.[ فنتون در منابع بين 10 به 1 تا 40 به 1 گزارش شده است [ 10،29

20 و 30 به 1 انتخاب گرديد ،10 ، در كار حاضر مقدار اين نسبت در 4

در ابتدا ،H2O (شكل هاي 6 و 7). مشاهده شد كه با افزايش مقدار 2

ميزان حذف افزايش م ي يابد. ولي در نسب ت هاي بالاتر، مقدار بيشتر

خود ،H2O تأثير چنداني ندارد. با افزايش غلظت بيشتر 2 H2O2

پراكسيد هيدروژن به عنوان از بين برنده ر اديكا ل هاي هيدروكسيل

عمل مي كند (واكنش 9) و به صورت رقيبي براي مواد رنگزا به حساب

م يآيد [ 30 ] و باعث توليد راديكا ل هاي كم فعا ل تر پرهيدروكسيل

HO2 )

• ) م يشود. بنابراين نسبت 20 به 1 مناس ب ترين نسبت براي

حذف مخلوط اين u1583 دو مادة رنگزا مي باشد.

H2O2 + OH• ↔ HO2 (9)

• + H2O

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

100 200 300 400 500 600 700 800

wavwlength/nm

absorbance/a.u.

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

100 200 300 400 500 600 700

wavelength/nm

absorbance/a.u.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

100 200 300 400 500 600 700 800

wavelength/nm absorbance/a.u.

Orange II MG

از آب هاي آلوده با استفاده از... 85 II رنگبري مخلوط مواد رنگزاي مالاكيت سبز و اورانژ

Journal of Color Science and Technology(2008) ( نشريه علوم و فناوري رنگ ( 1386

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 20 40 60 80 100 120

time(min)

C/Co

H2O2(M)

10-3

3×10-3

4×10-4

2×10-3

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 20 40 60 80 100 120

time(min)

C/Co

H2O2(M)

10-3

2×10-3

3×10-3

4×10-4

II بر راندمان حذف اورانژ H2O بر راندمان حذف مالاكيت سبز شكل 7: تأثير غلظت 2 H2O شكل 6: تأثير غلظت 2

،[OrangeII]=10-5M ،[MG]= 10-5M ،[Fe3+]=10-4M) ،[Orange II]=10-5 M ،[MG]=10-5 M ،[Fe3+]=10-4 M)

.(pH= 3,0 .(pH= 3,0

II 3 3 بررسي تخريب مالاكيت سبز به تنهايي و در حضور اورانژ

به غلظت II شكل 8 تخريب مالاكيت سبز به تنهايي و در حضور اورانژ

3 و در حضور غلظت اولية / برابر 0 pH 10-5 از هركدام را در M

4 از پراكسيد هيدروژن را نشان مي دهد . ×10-4 M و Fe 10-4 از + 3 M

ميزان حذف مالاكيت سبز افزايش II ملاحظه مي شود در حضور اورانژ

به عنوان رقيبي براي مصرف II يافته است . اگرچه مادة رنگزاي اورانژ

حد واسط هاي فعال اكسيدكننده عمل م ي كند اما چون از تخريب

توسط راديكا لهاي هيدروكسيل، حد واس طهاي شبه II اورانژ

هيدروكينوني توليد م ي گردد، اين حد واس ط ها مي توانند باعث تبديل

شده و باعث افزايش سرعت واكنش فنتون شوند Fe به + 2 Fe بيشتر + 3

(واكنش هاي 10 و 11 ) و در نتيجه باعث افزايش تخريب مادة رنگزاي

مالاكيت سبز گردند [ 31 ]. تشكيل حدواسط هاي شبه هيدروكينوني

گزارش شده II مثل 1و 2- دي هيدروكسي نفتاكينون از تخ ر يب اورانژ

كم انتخاب شد تا سرعت حذف كم بوده و H2O است [ 32 ]. غلظت 2

نقش حد واسط ها به خوبي مشخص شود.

مكانيسم واكنش كاتاليز كينون در زير نشان داده شده است

:[33،34]

(10)

k= 4.4×102 M-1 s-1

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 20 40 60 80 100 120

time(min)

C/Co

only MG

MG+Orange II

،[MG]= 10-5 M) در ح ذف مالاكيت سب ز II شكل 8: تأثير حضور اورانژ

،[Fe3+]= 10-4 M ،[H2O2]= 4×10-4 M ،[Orange II]= 10-5 M

.(pH= 3,0

شكل 9 ت أثير حدواس ط هاي آروماتيكي را در فرآيند فنتون نشان

:[ م يدهد [ 35

(11)

k= 4.4×104M-1 s-1

86 وحيد وطن پور و همكاران

Journal of Color Science and Technology(2008) ( نشريه علوم و فناوري رنگ( 1386

.[ شكل 9: فرآيند فنتون در حضور حد واس طهاي هيدروكينوني[ 35

به تنهايي و در حضور مالاكيت سبز II 3 4 بررسي تخريب اورانژ

به تنهايي و در حضور مالاكيت سبز ب ا غلظت II شكل 10 تخريب اورانژ

برابر 3,0 و در حضور غلظت اولية pH 10-5 از هر كدام را در M

4 از پراكسيد هيدروژن نشان مي دهد. ×10-4 M و Fe 10-4 از + 3 M

در حضور مالاكيت II مشاهده مي شود كه راندمان حذف اورانژ

سبز كاهش يافته است كه به اثر غلظت بالاتر مواد آلي در محلول و

با حدواس ط هاي فعال به دليل II كاهش واكنش u1605 مولكو ل هاي اورانژ

واكنش مقداري از اين حدواس ط ها با مالاكيت سبز مربوط

.[ م يشود[ 32

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 20 40 60 80 100 120

time(min)

C/Co

Orange II+MG

only Orange II

II شكل 10 : تأثير حضور مالاكيت سبز بر ميزان حذف اورانژ

،[H2O2]=4×10-4M ،[Orange II]= 10-5M ،[MG]= 10-5M)

.(pH= 3,0 ،[Fe3+]= 10-4M

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 50 100

time(min)

C/Co

Orange II=

Orange II=

Orange II=

3×10-5

2×10-5

10-5

بر ميزان حذف مالاكيت سب ز II شكل 11 : تأثير غلظت اورانژ

،[Fe3+]=10-4M ،[H2O2]=2×10-3M ،[MG]= 10-5M)

.(pH= 3,0

بر ميزان حذف مالاكيت سبز II 3 5 بررسي تأثير غلظت اورانژ

منبع حدواس ط هاي شبه هيدروكينوني است II با توجه به اينكه اورانژ

كه سرعت حذف را افزايش مي دهند، بررسي تأثير غلظت آن در

مخلوط مواد رنگزا مهم مي باشد. شكل 11 نشان م ي دهد كه تا غلظت

به Fe سرعت واكنش به علت تبديل بيشتر + 3 ،II 2 از اورانژ ×10-5 M

تحت حدواس ط هاي شبه هيدروكينوني افزايش م ي يابد ولي در Fe2+

3 به دليل غلبة تأثير رقابت جذب راديكال هاي ×10-5 M غلظت

و مالاكيت سبز بر تأثير حدواسط ها در II هيدروكسيل توسط اورانژ

افزايش سرعت واكنش فنتون، راندمان حذف كاهش يافته است.

از آب هاي آلوده با استفاده از... 87 II رنگبري مخلوط مواد رنگزاي مالاكيت سبز و اورانژ

Journal of Color Science and Technology(2008) ( نشريه علوم و فناوري رنگ( 1386

4 نتيجه گيري

به روش شبه II تخريب مخلوط مواد رنگزاي مالاكيت سبز و اورانژ

فنتون در يك سيستم ناپيوسته انجام گرفت و تأثير حضور مواد

رنگزا بر ميزان حذف مادة رنگزا مقابل بررسي گرديد . نتايج نشان داد

با توجه به ساختار شي ميايي خود، مي تواند در اثر II كه اورانژ

واكنش هاي ابتدايي با راديكال هاي هيدروكسيل توليد حدواس ط هاي

شبه هيدروكينوني نمايد [ 30 ] كه اين حدواس ط ها باعث تبديل

شده و ميزان حذف مالاكيت سبز را افزايش Fe به + 2 Fe يون هاي + 3

II باعث كاهش ميزان حذف اوران ژ MG مي دهد. ما حضور مادة رنگزا

ميزا ن Fe مي شود. مشاهده شد كه با افزايش غلظت يون هاي + 3

حذف هر دو مادة رنگزا افزايش مي يابد. اما به دليل مسايل

زيست محيطي، غلظت پايين از يون هاي آهن مناس ب تر به نظر مي رسد.

برابر 20 به 1 به III به يو ن هاي آهن H2O همچنين نسبت مناسب 2

دست آمد.

5 مراجع

1. A. B. Prevot, C. Baiocchi, M. Brussino, E. Pramauro, P.

Savarino, V. Augugliaro. Photocatalytic degradation of acid

blue 80 in aqueous solutions containing TiO2 suspensions,

Environ. Sci. Technol. 35(2001), 971-976.

2. S. Wang. A comparative study of Fenton and Fenton-like

reaction kinetics in decolourisation of wastewater, Dyes

Pigments. 76(2008), 714-720.

3. C. Zhu, L. Wang, L. Kong, X. Yang, L. Wang, S. Zheng, F.

Chen, F. Maizhi, H. Zong. Photocatalytic degradation of azo

dyes by supported TiO2+UV in aqueous solution,

Chemosphere. 41(2000), 303-309.

4. S. V. Mohan, C. N. Roa, K. K. Prasad, J. Karthikeyan.

Treatment of simulated reactive yellow 22 (azo) dye effluents

using Spirogyra species, Waste Manage, 22(2002), 575-582.

5] تي. اچ. واي. تيبوت، ترجمه نظام الدين دانشور، اصول كنترل ] .5

.120- كيفيت آب، انتشارات دانشگاه تبريز، 1383 ، صفحات 117

6. J. J. Pignatello. Dark and photoassisted Fe3+-catalyzed

degradation of chlorophenoxy herbicides by hydrogen

peroxide, Environ. Sci. Technol. 26(1992), 944-951.

7. N. Uri. Inorganic free radicals in solutions, Chem. Rev.

50(1952), 375-454.

8. E. Neyens, J. Baeyens. A review of classic Fenton’s

peroxidation as an advanced oxidation technique, J. Hazard.

Mater. 98(2003), 33-50.

9. J. D. Rush, B. H. J. Bielski. Pulse radiolytic studies of the

reactions of HO2/O2

• with Fe(II)/Fe(III) ions. The reactivity

of HO2/O2

• with ferric ions and its implication on the

occurrence of the Haber-Weiss reaction, J. Phys. Chem.

89(1985), 5062-5066.

10. M. Neamtu, A. Yediler, I. Siminiceanu, A. Kettrup.

Oxidation of commercial reactive azo dye aqueous solutions

by the photo-Fenton and Fenton-like processes, J.

Photochem. Photobiol. A: Chem. 161(2003), 87–93.

11. H. Kušić, A. L. Božić, N. Koprivanac. Fenton type processes

for minimization of organic content in coloured wastewaters:

Part I: Processes optimization, Dyes Pigments. 74(2007),

380-387.

12. C. L. Hsueh, Y.H. Huang, C. C. Wang, C. Y. Chen.

Degradation of azo dyes using low iron concentration of

Fenton and Fenton-like system, Chemosphere. 58(2005),

1409–1414.

13. Y. Onal, C. Akmil-Basar, C. Sarıcı-Ozdemir. Investigation

kinetics mechanisms of adsorption malachite green onto

activated carbon, J. Hazard. Mater. 128(2006), 150-159.

14. C. Berberidou, I. Poulios, N.P. Xekoukoulotakis, D.

Mantzavinos. Sonolytic, photocatalytic and

sonophotocatalytic degradation of malachite green in aqueous

solutions, Appl. Catal. B: Environ. 74(2007), 63–72.

15. N. Modirshahla, M. A. Behnajady. Photooxidative

degradation of Malachite Green (MG) by UV/H2O2:

Influence of operational parameters and kinetic modeling,

Dyes Pigments. 70(2006), 54-59.

16. F. Sayılkan, M. Asilturk, P. Tatar, N. Kiraz, E. Arpac, H.

Sayılkan. Photocatalytic performance of Sn-doped TiO2

nanostructured mono and double layer thin films for

Malachite Green dye degradation under UV and vis-lights, J.

Hazard. Mater. 144(2007), 140–146.

17. N. Daneshvar, A. R. Khataee, M. H. Rasoulifard, M.

Pourhassan. Biodegradation of dye solution containing

Malachite Green: Optimization of effective parameters using

Taguchi method, J. Hazard. Mater. 143(2006), 214-219.

18. K. Wu, Y. Xie, J. Zhao, H. Hidaka. Photo-Fenton degradation

of a dye under visible light irradiation, J. Mole. Catal. A:

Chem. 144(1999), 77–84.

19. G. Li, X. S. Zhao, M. B. Ray. Advanced oxidation of orange

II using TiO2 supported on porous adsorbents: The role of

pH, H2O2 and O3, Sep. Pur. Technol. 55(2007), 91–97.

20. M. Y. A. Mollah, S. R. Pathak, P. K. Patil, M. Vayuvegula, T.

S. Agrawal, J. A. G. Gomes, M. Kesmez, D. L. Cocke.

Treatment of orange II azo-dye by electrocoagulation (EC)

technique in a continuous flow cell using sacrificial iron

electrodes, J. Hazard. Mater. 109(2004), 165–171.

21. D. Gumy, P. Fernandez-Ibanez, S. Malato, C. Pulgarin, O.

Enea, J. Kiwi. Supported Fe/C and Fe/Nafion/C catalysts for

the photo-Fenton degradation of Orange II under solar

irradiation, Catal. Today. 101(2005), 375–382.

22. H. Kusic, N. Koprivanac, L. Srsan. Azo dye degradation

using Fenton type processes assisted by UV irradiation: A

kinetic study, J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 181(2006),

195–202.

23. J. H. Ramirez, C. A. Costa, L. M. Madeira. Experimental

design to optimize the degradation of the synthetic dye

Orange II using Fenton’s reagent, Catal. Today. 107–

108(2005), 68–76.

24. V. K. Gupta, A. Mittal, L. Krishnan, V. Gajbe. Adsorption

kinetics and column operation for the removal and recovery

of malachite green from wastewater using ash, Sep. Pur.

Technol. 40(2004), 87-96.

25. N. Daneshvar, M. Ayazloo, A. R. Khataee, M. Pourhassan.

Biological decolorization of dye solution containing

Malachite Green by microalgae Cosmarium sp., Bioresource

Technol. 98(2007), 1176-1182.

88 وحيد وطن پور و همكاران

Journal of Color Science and Technology(2008) ( نشريه علوم و فناوري رنگ( 1386

26. K. V. Kumar, S. Sivanesan, V. Ramamurthi. Adsorption of

Malachite Green onto Pithophora sp. a fresh water algae:

equilibrium and kinetic modeling, Process Biochem.

40(2005), 2865-2872.

27. H. F. Mark, O. F. Othmer, C. G. Overbrger, G. T. Seaborg.

Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley and Sons.

USA, 3(1987), 387-406.

28. F. Herrera, J. Kiwi, A. Lopez, V. Nadtochenko,

Photochemical Decoloration of Remazol Brilliant Blue and

Uniblue A in the Presence of Fe3+ and H2O2, Environ. Sci.

Technol. 33(1999), 3145-3151.

29. M. Perez, F. Torrades, X. Domenech, J. Peral. Fenton and

photo-Fenton oxidation of textile effluents, Water Res.

36(2002), 2703–2710.

30. K. Dutta, S. Mukhopadhyay, S. Bhattacharjee, B. Chaudhuri.

Chemical oxidation of methylene blue using a Fenton-like

reaction, J. Hazard. Mater. 84(2001), 57–71.

31. Y. Du, M. Zhou, L. Lei. Role of the intermediates in the

degradation of phenolic compounds by Fenton-like process,

J. Hazard. Mater. 136(2006), 859–865.

32. N. Daneshvar, S. Aber, V. Vatanpour, M. H. Rasoulifard.

Electro-Fenton treatment of dye solution containing Orange

II: Influence of operational parameters, J. Electroanal. Chem.

(http://dx.doi.org/10.1016/j.jelechem.2007.12.005).

33. F. Chen, J. He, J. Zhao, J. C. Yu. Photo-Fenton degradation

of malachite green catalyzed by aromatic compounds under

visible light irradiation, New J. Chem. 26(2002), 336–341.

34. R. Chen, J. J. Pignatello. Role of quinone intermediates as

electron shuttles in Fenton and photoassisted Fenton

oxidations of aromatic compounds, Environ. Sci. Technol.

31(1997), 2399-2406.

35. J. Ma, W. Ma, W. Song, C. Chen, Y. Tang, J. Zhao. Fenton

degradation of organic pollutants in the presence of lowmolecular-

weight organic acids: cooperative effect of

quinone and visible light, Environ. Sci. Technol. 40(2006),

618-624.