اندازه گيري يون كروم (III) در پساب رنگي

این متن شامل 73 صفحه می باشد 

اين روش بر اساس عبور پرتوي از اشعه الكترو مغناطيس از درون نمونه و سنجش ميزان جذب آن قرار دارد. هنگامي كه اشعه الكترو­مغناطيس از داخل يك محلول مي­گذرد مقداري از آن بطور انتخابي جذب نمونه مي­شود. به طوري كه شدت نور خارج شده كمتر از شدت نوري است كه به محلول تابيده شده است. اين پديده در مورد جذب تابش هاي مرئي به وضوح ديده مي­شود.

مثلا اگر نوري سفيد از ميان محلول سولفات مس عبور داده شود، محلول آبي رنگ به نظر مي­رسد زيرا يون­هاي مس محلول جزء قرمز پرتو تابيده شده را جذب كرده و مكمل آن كه آبي است از خود عبور مي­دهد.

اندازه­گيري جذب تابش­هاي مرئي – ماوراء بنفش راه مناسبي را براي تجزيه تعداد بيشماري از گونه­هاي آلي و معدني فراهم مي­آورد. تابش در اين نواحي داراي انرژي كافي براي انتقالات الكتروني الكترونهاي والانس است. اگر نمونه در حالت گازي از اتم ها و يا ملكول­هاي ساده تشكيل شده باشد، طيف جذبي آن معمولاً مركب از يكسري خطوط تيز و كاملاً مشخص است كه مربوط به تعداد محدود انتقالات الكترونيكي مجاز مي­باشد.

طبيعت ناپيوسته فرآيند جذب، درجه بالايي از گزينش پذيري را به تجزيه­هايي مي­دهد كه بر پايه چنين اندازه­گيري­هايي قرار گرفته باشند، در مقابل، طيف­هاي جذبي يون­ها و ملكولها در محلول معمولاً شامل نوارهاي پهن مي­باشند كه بخشي از آنها از همپوشاني انتقالات ارتعاشي و گاهي اوقات چرخشي بر روي انتقالات الكترونيكي ارتعاشي و گاهي اوقات چرخشي بر روي انتقالات الكترونيكي ناشي مي­شود. در نتيجه هر جذب الكترونيكي را يكسري خطوط پهن نزديك به هم كه به نظر پيوسته مي­رسند، همراهي مي­كنند. بعلاوه پهن شدن خطوط در نتيجه نيروهاي بين ملكولي رخ مي­دهد. اين نوع طيف­ها گزينش پذيري كمتري دارند.

1-2- جذب تابش:

وقتي كه تابش از درون يك لايه شفاف جامد، مايع يا گاز عبور كند برخي از فركانسها ممكن است توسط فرآيندي بنام جذب، بطور انتخابي حذف شوند. در اينجا انرژي بيشتر يا حالات تحريك شده ارتقاء مي­يابند.

اتمها يا مولكولهاي تحريك شده داراي عمر نسبتا كوتاهي مي­باشند و تمايل دارند تا بعد از حدود 10 ثانيه به حالت­هاي عادي خود برگشت كنند. معمولا انرژي آزاد شده در اين فرآيند در دستگاه بصورت گرما ظاهر مي­شود. مع ذالك در بعضي موارد گونه­هاي تحركي شده ممكن است يك تغيير شيميايي را متحمل شوند كه انرژي را جذب مي­كند (يك واكنش فتوشيميايي) و در موارد ديگر تابش در شكل فلوئورسانس يا فسفرسانس (معمولاً با طول موجهاي بلند تر) دوباره نشر مي­شوند.

اتمها مولكولها و يا يونها تعداد محدودي ترازهاي انرژي كوانتيده گسسته دارند براي اينكه جذب تابش انجام گيرد انرژي فوتون تحريك كننده بايد با تفاوت انرژي بين حالت عادي و يكي از حالتهاي تحريك شده گونه جذب كننده يكي باشد.

از آنجايي كه اين تفاوت انرژي براي هر گونه منحصر به فرد است مطالعه فركانسهاي تابش جذب شده وسيله­اي را براي مشخص كردن مواد سازنده نمونه­اي از ماده فراهم مي­آورد. براي اين منظور يك منحني از كاهش در توان نور تابنده (جذب) بصورت تابعي از طول موج يا فركانس بطور تجربي ترسيم مي­شود. منحنيهاي نمونه­اي از اين نوع، طيف­هاي جذبي ناميده مي­شوند.

1-3- تكنيك­ها و ابزار براي اندازه­گيري جذب تابش ماوراء بنفش و مرئي:

اندازه­گيري جذب تابشهاي ماوراء بنفش و مرئي راه مناسبي را براي تجزيه تعداد بيشماري از گونه­هاي آلي و معدني فراهم مي­آورد. تابش در اين نواحي داراي انرژي كافي براي انتقال­هاي الكترونيكي الكترونهاي والانس در لايه بيروني است اگر نمونه در حالت گازي از اتمها و يا مولكولهاي ساده تشكيل شده باشد طيف جذبي آن معمولاً مركب از يك سري خطوط تيز و كاملاً مشخص است كه مربوط به تعداد محدود انتقالات الكترونيكي مجاز مي­باشد. طبيعت ناپيوسته فرآيند جذب، درجه بالايي از گزينش پذيري را به تجزيه­هايي مي­دهد كه بر پايه چنين اندازه­گيريهايي قرار گرفته باشند. در مقابل طيفهاي يونها و مولكولها در محلول معمولاً حاوي نوارهاي پهن مي­باشند كه بخشي از آنها از قرار گرفتن تغييرات انرژيهاي ارتعاشي و گاهي چرخشي بر روي انتقالات الكتروني ناشي مي­شود. در نتيجه هر جذب الكتروني را يك سري خطوط آنقدر بهم نزديك كه به نظر پيوسته مي­رسند همراهي مي­كند. بعلاوه، پهن شدن خطوط در نتيجه نيروهاي بين مولكولي رخ مي­دهد كه اين نيروها بين مولكولها يا يونهاي بصورت نزديك بسته­بندي شده در يك محيط مادي فشرده، عمل مي­كنند. اين نوع طيفها گزينش پذيري كمتري دارند. از طرف ديگر نوارهاي پهن براي اندازه­گيري­هاي كمي دقيق، مناسب­ترند.

1-4- جنبه­هاي كمي اندازه­گيريهاي جذبي:

جذب تابش الكترومغناطيسي توسط گونه M مي­تواند به صورت يك فرايند برگشت ناپذير دو مرحله­اي تلقي شود كه اولين مرحله اين فرآيند را مي­توان بصورت زير نمايش داد.

در اينجا M^* نشان دهنده ذره اتمي يا مولكولي در حالت تحريك شده است كه از جذب فوتون ناشي مي­شود. طول عمر حالت تحريك شده كوتاه است (^8-10 تا ^9-10 ثانيه) و باوجود اين حالت توسط يكي از چندين فرآيند آسايشي خاتمه داده مي­شود. متداولترين نوع آسايش شامل تبديل تحريك به گرماست؛ يعني،

گرما

آسايش مي­تواند از تجزيه M^* جهت تشكيل گونه­هاي جديد نيز ناشي شود. چنين فرآيندي را واكنش فوتوشيميايي مي­نامند. ممكن است كه آسايش منتج به نشر دوباره تابش بصورت فلوئورسانس يا فسفرسانس شود. مهم است به اين نكته توجه شود كه طول عمر M^* بقدري كوتاه است كه غلظت آن در هر لحظه تحت شرايط عادي، قابل صرفنظر كردن خواهد بود. بعلاوه، مقداري انرژي حرارتي توليد شده معمولاً قابل اندازه­گيري نيست. بنابراين، اندازه­گيريهاي جذبي اين حسن را دارند كه حد اقل آشفتگي را در دستگاه تحت مطالعه ايجاد مي­كنند.

1-5- قانون بير- لامبرت (Beer - Lamberts Law):

به سادگي مي­توان دريافت كه ميزان جذب نور توسط يك گونه جاذب بستگي به تعداد يونها و يا ملكولهاي جسم جاذب در مسير عبور نور دارد و در نتيجه با افزايش غلظت ذرات جاذب، شدت جذب نيز افزايش مي­يابد. از طرفي هر چه قدر طول مسير عبور نور از درون نمونه افزايش يابد، جذب نور با شدت بيشتري انجام خواهد گرفت. سومين عاملي كه ميزان جذب نور به آن بستگي دارد احتمال جذب فوتون توسط ذرات جاذب فوتون­هاست به طوري كه اجسام مختلف احتمال­هاي متفاوتي براي جذب پرتوي فوتون­ها از خود نشان مي­دهند.

اندازه¬گيري يون كروم (III) به روش سينتيكي اسپكتروفوتومتري در پساب رنگي

این متن شامل 71 صفحه می باشد 

روش­هاي سينتيكي- اسپكترفوتومتري از جمله روش­هاي تجزيه دستگاهي به منظور بررسي تغييرات ميزان گونه­هاي موجود در نمونه مي­باشند كه ضمن دارا بودن صحت، دقت و سرعت عمل بالا داراي هزينه روش بسيار پايين است. اين خصوصيات كاربرد اين تكنيك را در حد وسيعي براي بررسي رفتار تركيبات رنگي و چگونگي تخريب وحذف آنها از پساب­هاي صنعتي ميسر مي­سازد. نظر به اهميت ايجاد آلودگي توسط رنگ­هاي آلي در پساب­هاي صنعتي ارائه روش­هاي مناسب و جديد با حداقل هزينه و كارآيي بالا به منظور حذف اين گونه تركيبات مورد نظر پژوهشگران بوده و هست.

در اين پروژه علاوه بر ارائه فاكتورهاي مؤثر در تخريب رنگ متيلن­بلو مي­توان به اندازه­گيري يون كروم كه يك ماده سرطان­زاست، پرداخت. يك روش حساس و ساده براي تعيين مقادير بسيار كم كروم به روش سينتيكي- اسپكتروفوتومتري براساس اثر بازدارندگي كروم در واكنش اكسيدشدن متيلن­بلو توسط آسكوربيك اسيد در محيط اسيدي (H₂SO₄ 4 مولار) معرفي شده است. اين واكنش به روش اسپكتروفوتومتري و با اندازه­گيري كاهش جذب متيلن­بلو در طول موج 664 نانومتر به روش زمان ثابت استفاده شده است. در محدوده زماني 8- 5/0 دقيقه و دماي محيط، حد تشخيص ppm 013/0 بوده است و منحني كاليبراسيون در محدوده ppm (­3- 05/0) از غلظت كروم خطي است.

فصل اول

كروم

 مقدمه :

كرم اولين نوع فلز سنگين در پساب است.

يونهاي كروم (III) و كروم (VI) براي محيط زيست و هستي بشر مضر هستند.

بر طبق استاندارد موجود مقدار كروم باقيمانده در پساب بايد mg/l 5/1 باشد. در كنار شكل ساده يونهاي كروم (III) و كروم (VI)، كمپلكس هماهنگ كروم (III)يا كروم (VI)، با پيوندهاي ملكولي آلي و غيرآلي وجود دارد.

به طور مثال كمپلكس كروم در رنگها به طور كامل در صنعت نساجي از طريق واكنش شيميايي بين Cr₂O₃ و يك نوع از تركيبات آزو آلي استفاده مي­شود. ساختار هماهنگ كمپلكس كروم قبل از تخريب بسيار پايدار و سخت است. اين دسته از تركيب­هاي كروم حد بالايي ازغلظت كروم را در پساب­هاي صنعتي ايجادمي­نمايند.

اگر كروم موجود در پساب مستقيماً در محيط آزاد شود به صورت يك عامل واكنش دهنده در محيط عمل نموده و از فعاليت باكتريها به صورت آشكار جلوگيري مي­­كند. بنابراين بازده عمليات موجودات بسيار كم مي­شود. بنابراين سميت كروم بسيار زياد مي­باشد. بنابراين اندازه­گيري آن در گونه­هاي مختلف به ويژه پساب­هاي صنعتي همواره مورد توجه پژوهشگران بوده و تاكنون مقالات متعددي در اين زمينه در مجلات مختلف علمي ارائه شده است.

رسوب دادن شكل مؤثري از فرآيند برداشتن يون كمپلكس كروم است اما قابل اجرا نمي­باشد، با استفاده از روشهاي مبادله يون مي­توان به طور مؤثرغلطت يون كروم را كاهش داد ولي اين كار خيلي عملي نيست. از مهمترين عيب­هاي اين روش بالا بودن هزينه توليد مواده مبادله كننده يوني و بهره­برداري آن است به علاوه در تعويض يون تنها مي­توان از محدوده كمي از درجه pH استفاده كرد.

جذب روشي شناخته شده و مؤثر براي انتقال فلز آلوده كننده سنگين مي­باشد، اما ظرفيت جذب بايد با جاذب شيميايي مناسب تقويت و يا تغيير داده شود.

مقادير كم كروم (تا 5/0 درصد) را مي­توان به روش رنگ سنجي در محلول قليايي به صورت كرومات اندازه گرفت؛ اورانيم و سديم مزاحم­اند ولي واناديم اثري ندارد. عبور محلول در 365 تا 370 نانومتر يا با استفاده از يك صافي كه عبور ماكسيمم آن در قسمت بنفش طيف قرار دارد، اندازه گيري مي­شود.

خصلت قليايي محلول استاندارد به كار گرفته شده براي تهيه منحني مرجع بايد همانند محلول نمونه باشد و ترجيهاً غلظت نمكهاي خارجي در دو محلول بايد يكي باشد محلول­هاي استاندارد را مي­توان از پتاسيم كرومات با خلوص تجزيهاي تهيه نمود.

هزاران نمونه از كمپلكس­هاي كروم (III) وجود دارند كه به جز چند مورد بقيه شش كوئورديناسيوني هستند. مشخصه اصلي اين تركيبات بي اثر بودن سنجش آنها از نظر سينتيكي در محلول آبي است و به خاطر همين بي اثر بودن است كه اين همه نمونه­هاي كمپلكس از كروم مي­توان جدا كرد و به همين دليل است كه قسمت عمده شيمي كلاسيك مربوط به كمپلكس­ها كه توسط پژوهشگران اوليه به خصوص يورگنسن و ورنر مطالعه و بررسي شد، كروم را در بر مي­گرفت. اين كمپلكس­ها حتي درمواردي كه از نظر ترموديناميكي ناپايدارند، در محلول دوام مي­آورند.

1-1- تعريف چرم:

چرم مهمترين فراورده­اي است كه در فرآيند پوست پيرايي از تأثير برخي مواد شيميايي بر پوست به دست مي­آيد. چرم در برابر هوا و آب نفوذپذير بوده و در مقابل باكتري ها و عامل­هاي فيزيكي و شيميايي محيط مقاومت مي­نمايد. چرم براي تهيه بسياري از لوازم مورد نياز زندگي مناسب است و كاربردهاي گوناگوني در زمينه­هاي مختلف زندگي دارد. با توجه به پوست پيرايي دو نوع چرم ساخته شده و به بازار عرضه مي­شود:

الف) چرم­هاي گياهي: براي ساخت اين نوع چرم از مواد دباغي گياهي استفاده مي­شود.

ب) چرم­هاي شيميايي: كه براي ساخت آنها از مواد شيميايي در پوست پيرايي استفاده مي­شود اين نوع چرم داراي ضخامت كمتري است.