تعیین کارایی و سازوکار حذف مواد رنگزای Acid Orange 7 (AO7) و Reactive Black 5 (RB5) با استفاده از پودر آهن از محیط های آبی: مطالعه سنتیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه مهندسی بهداشت محیط و مرکز تحقیقات علوم بهداشتی، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران.

2 کارشناس ارشد مهندسی بهداشت محیط، عضو هئیت علمی گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی البرز، کرج، ایران*(مسئول مکاتبات)

3 دانشیار گروه مهندسی بهداشت محیط و مرکز تحقیقات علوم بهداشتی، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران.

4 استاد گروه شیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه بوعلی سینای همدان، همدان، ایران.

5 استاد گروه شیمی فیزیک، دانشکده شیمی، دانشگاه بوعلی سینای همدان، همدان، ایران.

6 کارشناس ارشد مهندسی بهداشت محیط، عضو هئیت علمی گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی هرمزگان، بندرعباس، ایران.

چکیده

فاضلاب های صنایع نساجی و رنگرزی به دلیل دارا بودن انواع آلاینده های آلی و غیر آلی، یکی از عمده ترین منابع آلاینده محیط زیست به شمار می روند. تا کنون روش های مختلفی از قبیل انعقاد و لخته سازی، ازن زنی، فرآیند فنتون و سایر روش ها برای تصفیه این نوع از فاضلاب ها مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش از پودر آهن به عنوان یک ماده ارزان قیمت و موثر که به آسانی در دسترس بوده و مورد استفاده قرار می گیرد، جهت حذف دو نوع ماده رنگزای AO7 و RB5 در سیستم ناپیوسته استفاده شده است. پارامترهای مورد بررسی شامل pH (3،5،7،9 و11)، زمان تماس (15، 30، 45، 60، 75، 90، 105، 120 دقیقه)، میزان پودر آهن (5/0، 1، 5/1 و g/L 2) و غلظت اولیه رنگ (25، 50، 75 و mg/L 100) می باشد. همچنین نتایج حاصل از مطالعات سنتیک با استفاده از نمودار های معادله های سنتیک شبه درجه اول، شبه درجه دوم و شبه درجه اول اصلاح شده مقایسه گردید. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد که کارایی حذف هر دو نوع رنگ با افزایش زمان تماس و میزان پودر آهن نسبت مستقیم و با افزایش pH نسبت معکوس دارد. افزایش غلظت اولیه رنگ باعث افزایش کارایی حذف رنگ AO7 گردیده، درحالی که در خصوص رنگ RB5، باعث کاهش کارایی حذف رنگ شد. همچنین تطبیق نتایج حاصل از آزمایشات بر روی معادلات سنتیک نشان داد که سنتیک حذف رنگ AO7 (9798/0r2>) و رنگ RB5 (9776/0r2>) از معادله شبه درجه اول پیروی می کند. بنابراین با توجه به نتایج حاصل از آزمایش ها، استفاده از پودر آهن به عنوان یک ماده ارزان قیمت و موثر در جهت حذف مواد رنگزا از فاضلاب های صنایع نساجی و رنگرزی پیشنهاد می گردد.

کلیدواژه‌ها


علوم و تکنولوژی محیط زیست ، دوره پانزدهم، شماره سه، پاییز 92
و Acid Orange 7 (AO تعیین کارایی و سازوکار حذف مواد رنگزای ( 7
با استفاده از پودر آهن از محیط های آبی: Reactive Black 5 (RB5)
مطالعه سنتیک
علیرضا رحمانی 1
* منصور ضرابی 2
mansor62@gmail.com
محمد رضا سمرقندی 3
عباس افخمی 4
سعید عزیزیان 5
حمید رضا غفاری 6
88/7/ 88 تاریخ پذیرش: 15 /2/ تاریخ دریافت: 25
چکیده
فاضلاب های صنایع نساجی و رنگرزی به دلیل دارا بودن انواع آلاینده های آلی و غیر آلی، یکی از عمده ترین منابع آلاینده محیط زیست
به شمار می روند. تا کنون روش های مختلفی از قبیل انعقاد و لخته سازی، ازن زنی، فرآیند فنتون و سایر روش ها برای تصفیه این نوع از
فاضلاب ها مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش از پودر آهن به عنوان یک ماده ارزان قیمت و موثر که به آسانی در دسترس بوده
در سیستم ناپیوسته استفاده شده است. پارامترهای مورد RB و 5 AO و مورد استفاده قرار می گیرد، جهت حذف دو نوع ماده رنگزای 7
(2 g/L 1 و /5 ،1 ،0/ 120 دقیقه)، میزان پودر آهن ( 5 ،105 ،90 ،75 ،60 ،45 ،30 ، 3،5،7،9 و 11 )، زمان تماس ( 15 ) pH بررسی شامل
100 ) می باشد. همچنین نتایج حاصل از مطالعات سنتیک با استفاده از نمودار های معادله mg/L 75 و ،50 ، و غلظت اولیه رنگ ( 25
-1 استاد گروه مهندسی بهداشت محیط و مرکز تحقیقات علوم بهداشتی، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران.
-2 کارشناس ارشد مهندسی بهداشت محیط، عضو هئیت علمی گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی البرز، کرج، ایران*(مسئول
مکاتبات) .
-3 دانشیار گروه مهندسی بهداشت محیط و مرکز تحقیقات علوم بهداشتی، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران.
-4 استاد گروه شیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه بوعلی سینای همدان، همدان، ایران.
-5 استاد گروه شیمی فیزیک، دانشکده شیمی، دانشگاه بوعلی سینای همدان، همدان، ایران.
-6 کارشناس ارشد مهندسی بهداشت محیط، عضو هئیت علمی گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی هرمزگان، بندرعباس، ایران.
های سنتیک شبه درجه اول، شبه درجه دوم و شبه درجه اول اصلاح شده مقایسه گردید. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد که کارایی
نسبت معکوس دارد. افزایش غلظت اولیه pH حذف هر دو نوع رنگ با افزایش زمان تماس و میزان پودر آهن نسبت مستقیم و با افزایش
باعث کاهش کارایی حذف رنگ شد. همچنین ،RB گردیده، درحالی که در خصوص رنگ 5 AO رنگ باعث افزایش کارایی حذف رنگ 7
RB و رنگ 5 (r2>0/9798) AO تطبیق نتایج حاصل از آزمایشات بر روی معادلات سن تیک نشان داد که سن تیک حذف رنگ 7
از معادله شبه درجه اول پیروی می کند. بنابراین با توجه به نتایج حاصل از آزمایش ها، استفاده از پودر آهن به عنوان یک (r2>0/9776)
ماده ارزان قیمت و موثر در جهت حذف مواد رنگزا از فاضلاب های صنایع نساجی و رنگرزی پیشنهاد می گردد.
سیستم ناپیوسته، سنتیک واکنش . ،Reactive Black 5 ،Acid Orange واژه های کلیدی: پودر آهن، 7
مقدمه
گسترش روز افزون صنایع که در آن از انواع مختلفی
از رنگ ها استفاده می شود، باعث شده است که فاضلاب حاصل
از این صنایع بسیار رنگی بوده و همچنین حاوی طیف گسترده
ای از مواد آلی غیر قابل تجزیه بیولوژیکی باشد ( 1). این گونه
فاضلاب ها به دلیل دارا بودن انواع مختلفی از آلاینده ها، یکی
.( از منابع عمده آلوده کننده محیط زیست به شمار می رو د ( 2
فاضلاب های رنگی در صنایع مختلفی از جمله صنایع نساجی و
رنگرزی، صنایع داروسازی، صنایع غذایی، تولید مواد آرایشی و
بهداشتی، کاغذ سازی، چرم سازی و صنایعی از این قبیل تولید
می شود ( 3). اغلب رنگ های مورد استفاده در این صنایع از نوع
رنگ های سنتیتیک می باشند. معمولا رنگ های سنتیتیک به
انواع رنگ های اسیدی، رنگ های راکتیو، رنگ ه ای مستقیم،
رنگ های بازی و سایر گروه ها تقسیم بندی می شود ( 4). رنگ
های آزو یکی از بزرگترین گروه رنگ های سنتیتیک را به خود
-N-N- اختصاص داده که دارای یک یا تعداد بیشتری باند آزو
% می باشد ( 5). تخمین زده می شود که سالانه در حدود 50
رنگ های تولیدی در جهان ( 700000 تن) از نوع آزو باش د ( 6
و 7). در فرآیندهای رنگرزی، در حدود 15 درصد از کل رنگ
تولید شده وارد فاضلاب می شود و فاضلاب های رنگی به این
صورت تشکیل می گردند ( 8). رنگ های آزو به دلیل حلالیت
بالا، هزینه کم، پایداری و تنوع رنگی بسیار زیاد در انواع
مختلفی از صنایع مورد استفاده قرار می گیر د ( 9). بنابراین با
توجه به مخاطرات مربوط به رهاسازی فاضلاب های رنگی بدون
اعمال فرآیندهای مناسب تصفیه به محیط زیست، ضروری است
که این نوع فاضلاب ها به طور مناسبی تصفیه شود. روش ه ای
متداول از قبیل انعقاد و لخته سازی، فرآیندهای بیولوژیکی و
رسوب دهی شیمیایی قادر نیستند به طور مناسبی این نوع از
فاضلاب ها را تصفیه کنند ( 10 ). از طرف دیگر فرآیندهای
تصفیه پیش رفته از قبیل فرآیند فنتون، روش های
فتوکاتالیستی، ازن زنی و ... علی رغم کارایی مناسب، از لحا ظ
اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد. آهن صفر ظرفیتی از جمله
عناصری است که با فراوانی بسیار زیاد در پوسته زمین یافت می
شود. پودر آهن یک نوع عامل احیا کننده می باشد که به دلیل
ارزان بودن، دسترسی آسان و موثر بودن تا کنون برای حذف
EDTA ، انواع مختلفی از آلاینده ها از قبیل حشره کش ها
11 )، تری کلرواتیلن ( 12 )، نیترات ( 13 )، ترکیبات نیترو بنزن )
14 )، فنل ( 15 )، و سایر آلاینده های آلی و غیر آلی مورد )
استفاده قرار گرفته است. در محیط های آبی پودر آهن بر طبق
واکنش های زیر اکسید شده و الکترون آزاد تولید می کند
:( 13 و 16 )
(1)
Fe0  Fe2  2e
(2)
Fe  H O  Fe  H  2OH  2
2
2
0
(3)
2Fe  O  2H O  2Fe2  4OH 
2 2
0
واکنش های بالا نشان می دهد که در هر واکنش دو
الکترون آزاد تولید می شود که به ع نوان عوامل احیا کننده
در محیط های آبی بر Fe عمل می کند. از طرف دیگر 2
تعیین کارایی و مکانیسم حذف مواد رنگزا ... 45
تبدیل شده و رسوب تشکیل Fe طبق واکنش های زیر به 3
:( می گردد ( 17
(4)
Fe  H O  Fe3  e
2
2
با تشکیل یون آهن سه ظرفیتی، زنجیره انتقال
الکترون متوقف می شود. دلیل این امر تشکیل رسوب آهن سه
ظرفیتی می باشد. برای غلبه بر این مشکل و تمیز نگه داشتن
سطح آهن فلزی، معمولا واکنش ها در محیط های اسیدی
انجام می گیرد ( 18 ). با توجه به مشکلا تی که در مورد رنگ
های در محیط نیست مورد اشاره قرار گرفت و همچنین مزایایی
آهن صفر ظرفیتی و کارایی بسیار بالای آن در حذف ترکیبات
15 )، هدف اصلی پژوهش حاضر بررسی کارایی حذف - آلی ( 12
می باشد. هر دو نوع RB و 5 AO دو نوع رنگ آزو شامل 7
رنگ از گروه رنگ های آزو می باشد که یکی به عنوان شاخص
یا اندیکاتور رنگ های آزو اسیدی و دیگری به عنوان شاخص
رنگ های آزو راکتیو انتخاب گردیده است. در نهایت داده های
حاصل از آزمایش ها با استفاده از معادله های سنتیک شبه نوع
اول، شبه نوع دوم و شبه نوع اول اصلاح شده مورد بررسی قرار
گرفت تا بهترین نوع معادله سنتیکی مشخص گردد.
مواد و روش ها
رنگ های مورد نظر از شرکت الوان ثابت (همدان،
ایران) با درجه خلوص 97 % تهیه گردید. ساختار شیمیایی رنگ
های مورد استفاده در شکل 1 آورده شده است. پارامترهای
، 9 و 11 )، زمان تماس ( 15 ،7 ،5 ،3) pH مختلفی از جمله
120 دقیقه)، میزان پودر آهن ،105 ،90 ،75 ،60 ،45 ،30
75 و ،50 ، 2) و غلظت اولیه رنگ ( 25 g/L 1/5 و ،1 ،0/5)
pH 100 ) مورد بررسی قرار گرفت. جهت تنظیم mg/L
از اسید سولفوریک و سود یک نرمال (Sartorius PP-50)
استفاده گردید. جهت تهیه محلول رنگ، ابتدا محلول استوک با
1000 از هر دو نوع رنگ تهیه گردید و سپس mg/L غلظت
100mg/L 75 و ،50 ، محلول های کاربردی با غلظت های 25
به صورت روزانه از محلول استوک تهیه شد. پودر آهن با اندازه
موثر 150 میکرون (شرکت مرک آلمان) و بدون هیج گونه عمل
تصفیه مورد استفاده قرار گرفت. جهت تعیین حداکثر طول موج
100 از هر دو نوع mg/L جذب، ابتدا محلول رنگ با غلظت
رنگ ساخته شد و سپس نمونه ها با استفاده از دستگاه
در (Shimadzo-1700, Japan) UV/VIS اسپکتروفتومتر
محدوده طول موج 100 تا 800 نانومتر اسکن گردید و به این
ترتیب حداکثر طول موج جذب برای هر دو نوع رنگ تعیین
شد. با این روش حداکثر طول موج جذب برای رنگ های
به ترتیب 487 و Reactive Black و 5 Acid Orange 7
599 نانومتر ب ه دست آمد. جهت بررسی تاثیر پارامتره ای
مختلف بر روی کارایی حذف رنگ، یکی از پارامترها تغییر داده
شده و سایر پارامترهای ثابت نگه داشته شد و به این صورت
کارایی حذف، محاسبه گردید. در قسمت نتایج نحوه بررسی
تاثیر پارامترهای مختلف آورده شده است. برای مثال، جهت
بررسی تاثیر میزان پودر آهن بر روی کارایی حذف، ابتدا 200
pH= 50 در 7 mg/L سی سی محلول رنگ با غلظت ثابت
2 g/L 1 و /5 ،1 ،0/ برداشت گردید، سپس به ترتیب مقادیر 5
پودر آهن به محلول اضافه شده و بر روی همزن مغناطیسی با
(Hanna-Hi 190M, Singapore) 200 rpm سرعت
چرخانده شد و بعد از زمان تماس 2 ساعت، مقدار باقی مانده
رنگ با استفاده از اسپکتروفتومتر در حداکثر طول موج جذب
اندازه گیری گردید. این کار برای سایر پارامترها نیز تکرار شده
است ( 19 ). شمای کلی پایلوت مورد استفاده در شکل 2 آورده
شده است.
46 علوم و تکنولوژی محیط زیست، شماره 58 ، پاییز 92 رحمانی و همکاران
(a)
(b)
RB5 (b) و AO7(a) شکل 1-ساختار شیمیایی
شکل 2- شمای کلی پایلوت مورد استفاده در این تحقیق
نتایج و بحث
-1 تاثیر زمان تماس
جهت بررسی تاثیر زمان تماس، 200 میلی لیتر
در تماس با میزان pH= 50 در 7 mg/L محلول رنگ با غلظت
1/5 قرار داده شد و نمونه بردا ری در فواصل g/L پودر آهن
105 و 120 دقیقه انجام ،90 ،75 ،60 ،45 ،30 ، زمانی 15
گرفت. نمودار 1 نتایج حاصل از تاثیر زمان تماس بر روی کارایی
حذف رنگ را نشان می دهد. همان طوری که مشخص می
باشد، با افزایش زمان تماس کارایی حذف رنگ افزایش می یابد
و در فاصله زمانی 105 تا 120 دقیقه به تعادل می رسد.
0
20
40
60
80
15 30 45 60 75 90 105 120
زمان تماس ( دقیقه)
کارایی حذف (%)
AO7
RB5
(1/5 g/ L= 50 و میزان پودر آهن mg/L = غلظت رنگ ،pH= نمودار 1-تاثیر زمان تماس بر روی کارایی حذف رنگ ( 7
تعیین کارایی و مکانیسم حذف مواد رنگزا ... 47
بر روی کارایی حذف رنگ pH -2 تاثیر
،5 ، های 3 pH در این مطالعه کارایی حذف رنگ در
9 و 11 مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور 200 میلی ،7
50 در تماس با میزان پودر mg/L لیتر محلول رنگ با غلظت
1/5 قرار داده شد و در زمان تماس ثابت 120 دقیقه g/L آهن
نمونه برداری شده و غلظت باقی مانده رنگ مشخص گردید.
بر روی کارایی حذف رنگ را نشان می دهد. pH نمودار 2 تاثیر
کارایی حذف رنگ کاهش می pH نتایج نشان داد که با افزایش
بدست آمد. نتایج pH= یاید. همچنین حداکثر حذف رنگ در 3
حاصل از این پژوهش با مطالعات زانگ و همکاران مطابقت دارد
.(10)
10
30
50
70
90
110
3 5 7 9 11
pH
کارایی حذف ( %)
AO7
RB5
g/L = 50 ، زمان تماس 120 دقیقه و میزان پودر آهن mg/L = بر روی کارایی حذف رنگ (غلظت رنگ pH نمودار 2-تاثیر
(1/5
-3 تاثیر میزان پودر آهن
جهت بررسی تاثیر میزان پودر آهن، محلول رنگ با
در تماس با پودر آهن با غلظت pH= 50 در 7 mg/L غلظت
2 قرار داده شد و بعد از زمان تماس g/L 1 و /5 ،1 ،0/ های 5
120 دقیقه نمونه برداری شده وغلظت نهایی رنگ تعیین
گردید. نتایج حاصل از تاثیر میزان پودر آهن در نمو دار 3 نشان
داده شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش میزان پودر
آهن کارایی حذف رنگ افزایش می یابد و حداکثر حذف در این
2 به دست آمد. g/L مطالعه در میزان پودر آهن
0
20
40
60
80
100
0.5 1 1.5 2
(g/L ) میزان پودر آهن
کارایی حذف ( %)
AO7
RB5
50 و زمان تماس 120 دقیقه) mg/L = غلظت رنگ ،pH= نمودار 3-تاثیر دوز پودر آهن بر روی کارایی حذف رنگ ( 7
48 علوم و تکنولوژی محیط زیست، شماره 58 ، پاییز 92 رحمانی و همکاران
-4 تاثیر غلظت اولیه رنگ
جهت بررسی تاثیر غلظت اولیه رنگ بر روی کارایی
75 و ،50 ، حذف رنگ، آزمایش ها در غلظت های اولیه 25
میزان پودر ،pH= 100 از رنگ های مورد نظر در 7 mg/L
1/5 و زمان تماس 120 دقیقه انجام گرفت. نتایج g/L آهن
حاصل از این بررسی در نمودار 4 نشان داده شده است. افزایش
غلظت اولیه رنگ های مورد استفاده اثر متفاوتی بر روی کارایی
حذف رنگ نشان داد به طوری که با افزایش غلظت اولیه رنگ
کارایی حذف رنگ کاهش، و با افزایش غلظت اولیه رنگ RB5
کارایی حذف رنگ افزایش داشته است. AO7
0
20
40
60
80
100
25 50 75 100
(mg/L ) غلظت اولیه رنگ
کارایی حذف (%)
AO7
RB5
(1/5 g/L= زمان تماس 120 دقیقه و میزان پودر آهن ،pH= نمودار 4-تاثیر غلظت اولیه رنگ بر روی کارایی حذف ( 7
-5 معادلات سنتیک
در این مطالعه جهت بررسی سنتیک حذف رنگ
از سه نوع معادله سنتیک شبه درجه اول 1 AO و 7 RB های 5
، شبه درجه دوم 2 و شبه درجه اول اصلاح شده 3 استفاده گردید.
1-5 معادله سنتیک شبه درجه اول
شکل غیر خطی معادله شبه درجه اول در زیر نشان داده شده
:( است ( 20
  (5) e t
t k q q
dt
dq   1
qt=0~qt و t=0 ~t با انتگرال گیری از رابطه ( 5) در محدوده
رابطه زیر به دست می آید:
t (6) k
q
Log q
e
t
2.303
(1 )   1
به ترتیب مقدار ماده جذب شده بر حسب qt و qe در این رابطه
نیز ثابت k می باشد و 1 t در حالت تعادل و در زمان (mg/g)
1) می باشد. نمودار 5 نتایج حاصل از /min) سرعت بر حسب
1 -Pseudo-first order
2- Pseudo-second order
3- Modified pseudo-first order
تطابق دادن نتایج آزمایش ها بر روی معادله شبه درجه اول را
نشان می دهد.
تعیین کارایی و مکانیسم حذف مواد رنگزا ... 49
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
5 25 45 65 85 105 125
زمان ( دقیقه)
Log (1-qt/qe)
AO7
RB5
نمودار 5-نتایج حاصل از تطابق داده های خام بر روی معادله شبه درجه اول
-2-5 معادله شبه درجه دوم
رابطه کلی معادله شبه درجه دوم به صورت زیر می باشد:
 2 (7)
2 e t
t k q q
dt
dq  
qt=0~qt و t=0 ~t با انتگرال گیری از رابطه ( 7) در محدوده
رابطه زیر بدست خواهد آمد:
t (8)
q k q q
t
t e e
1 1
2
2
 
می (g/mg min) ثابت سرعت بر حسب k در این رابطه 2
در مقابل زمان تماس می توان مقادیر t/qt باشد. با رسم مقادیر
را به ترتیب از طریق شیب و عرض از مبدا منحنی بالا qe و k2
ب ه دست آورد. نمودار 6 نتایج حاصل از تطابق دادن نتایج
آزمایش ها بر روی معادله شبه درجه دوم را نشان می دهد.
0
2
4
6
8
10
5 30 55 80 105 130
زمان ( دقیقه)
t/qt
AO7
RB5
نمودار 6-نتایج حاصل از تطابق داده های خام بر روی معادله شبه درجه دوم
-3-5 معادله شبه درجه اول اصلاح شده
معادله شبه درجه اول اصلاح شده نخستین بار به صورت تجربی
توسط یانگ و همکاران مطرح گردیده است ( 21 ). عزیزیان و
همکاران معادله فوق را به صورت نظری و به شکل زیر بیان
.( کرده اند ( 22
( ) (9) e t
t
e
m
t q q
q
k q
dt
dq  
qt=0~qt و t=0 ~t با انتگرال گیری از رابطه ( 9) در محدوده
رابطه زیر به دست می آید:
k t (10)
q
q
q
q
m
e
t
e
ln(1 t )   
با رسم مقادیر
e
t
e
t
q
q
q
Ln  q )  1) در مقابل زمان، می توان
را از طریق شیب معادله بدست آورد. نمودار 7 نتایج km مقدار
حاصل از تطابق دادن نتایج آزمایش ها بر روی معادله شبه
درجه اول اصلاح شده را نشان می دهد.
50 علوم و تکنولوژی محیط زیست، شماره 58 ، پاییز 92 رحمانی و همکاران
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
5 30 55 80 105 130
زمان ( دقیقه)
Ln (1-qt/qe)+qt/qe
AO7
RB5
نمودار 7-نتایج حاصل از تطابق داده های خام بر روی معادله شبه درجه اول اصلاح شده
در جدول 1 و 2 به ترتیب پارامترهای معادلات سینیتیک برای
نشان داده شده است. RB و 5 AO رنگ 7
AO جدول 1-پارامترهای معادلات سنتیک برای رنگ 7
R2 qe km(1/min) k2(g/mg min) k1(1/min)
0/9798 20/449 ---------- ------------- 0/ معادله شبه درجه اول 0207
0/9673 28/248 ---------- 6×10- معادله شبه درجه دوم --------- 4
0/977 23/8 0/ معادله اصلاح شده شبه درجه اول --------- ------------ 0072
RB جدول 2-پارامترهای معادلات سنتیک برای رنگ 5
R2 qe km(1/min) k2(g/mg min) k1(1/min)
0/9776 17/278 -------- ------------ 0/ معادله شبه درجه اول 0193
0/9648 22/779 --------- 7/8428×10- معادله شبه درجه دوم ---------- 4
0/9712 20/7 0/ معادله اصلاح شده شبه درجه اول ---------- ------------ 0062
نتیجه گیری
در این بررسی کارایی پودر آهن در حذف دو نوع
به عنوان یک ماده موثر و ارزان RB و 5 AO ماده رنگزای 7
قیمت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان
محلول، کارایی حذف رنگ افزایش می pH داد که با کاهش
پایین، سطح پودر آهن تمی ز نگه داشته شده pH یابد. در
بنابراین بر روی سطح پودر آهن رسوب تشکیل نمی شود . در
این حالت زنجیره انتقال الکترون ادامه یافته، باعث کاهش مواد
آلی و غیر آلی خواهد شد ( 13 و 18 ). همچنین نتایج نشان داد
که با افزایش زمان تماس و میزان پودر آهن، کارایی حذف رنگ
افزایش می یابد. علاوه بر آن افزایش غلظت اولیه ماده رنگزای
باعث افزایش کارایی حذف گردید، در حالی که در مورد AO7
افزایش غلظت اولیه رنگ، کاهش بازده RB ماده رنگزای 5
حذف را نشان می دهد. دلیل این امر می تواند به خاطر پیچیده
باشد AO در مقایسه با رنگ 7 RB بودن ساختار رنگ 5
تعیین کارایی و مکانیسم حذف مواد رنگزا ... 51
2و 10 ). نتایج حاصل از مطالعات سنتیک نیز نشان داد که )
از معادله RB و 5 AO سنتیک حذف هر دو ماده رنگزای 7
شبه درجه اول پیروی می کند.
در مجموع با توجه به نتایج حاصل، استفاده از پودر
آهن به عنوان یک ماده موثر در جهت تصفیه فاضلاب های
رنگی پیشنهاد می گردد.
منابع
1. Mok YS, Jo J-O, Whitehead JC., 2008,
Degradation of an azo dye Orange II
using a gas phase dielectric barrier
discharge reactor submerged in water,
Chemical Engineering Journal,
142:56-64.
2. Renganathan S, Thilagaraj WR,
Miranda LR, Gautam P, Velan M.,
2006,Accumulation of Acid Orange 7,
Acid Red 18 and Reactive Black 5 by
growing Schizophyllum commune,
Bioresource Technology, 97:2189-
2193.
3. Lu C-S, Chen C-C, Mai F-D, Li H-K.,
2009, Identification of the degradation
pathways of alkanolamines with TiO2
photocatalysis, Journal of Hazardous
Materials, 165(1-3):306-316.
4. Ji P, Zhang J, Chen F, Anpo M, 2009,
Study of adsorption and degradation of
acid orange 7 on the surface of CeO2
under visible light irradiation, Applied
Catalysis B: Environmental, 85(3-
4):148-154.
5. Atia AA, Donia AM, Al-Amrani WA.,
2009, Adsorption/desorption behavior
of acid orange 10 on magnetic silica
modified with amine groups, Chemical
Engineering Journal, 150(1):55-62.
6. Rauf MA, Qadri SM, Ashraf S, Al-
Mansoori KM., 2009, Adsorption
studies of Toluidine Blue from
aqueous solutions onto gypsum,
Chemical Engineering Journal,
150(1):90-95.
7. Olak F, Atar N, Olgun A., 2009,
Biosorption of acidic dyes from
aqueous solution by Paenibacillus
macerans: Kinetic, thermodynamic and
equilibrium studies., Chemical
Engineering Journal, 150(1):122-130.
8. Merzouk B, Gourich B, Sekki A,
Madani K, Vial C, Barkaoui M., 2009,
Studies on the decolorization of textile
dye wastewater by continuous electrocoagulation
process, Chemical
Engineering Journal, 149(1-3):207-
214.
9. Ong S-A, Uchiyama K, Inadama D,
Yamagiwa K., 2009, Simultaneous
removal of color, organic compounds
and nutrients in azo dye-containing
wastewater using up-flow constructed
wetland, Journal of Hazardous
Materials, 165(1-3): 696-703.
10. Zhang H, Zhang J, Zhang C, Liu F,
Zhang D., 2009, Degradation of C.I.
Acid Orange 7 by the advanced Fenton
process in combination with ultrasonic
irradiation, Ultrasonics Sonochemistry,
16(3):325-330.
11. Gyliene O, Vengris T, Stoncius A ,
Nivinskiene O., 2008,
Decontamination of solutions
containing EDTA using metallic iron,
Journal of Hazardous Materials, 159(2-
3):446-451.
12. Kim H, Hong H-J, Lee Y-J, Shin H-J,
Yang J-W., 2008, Degradation of
trichloroethylene by zero-valent iron
immobilized in cationic exchange
membrane, Desalination, 223(1-
3):212-220.
13. Chen Y-M, Li C-W, Chen S-S., 2005,
fluidized zero valent iron bed reactor
52 علوم و تکنولوژی محیط زیست، شماره 58 ، پاییز 92 رحمانی و همکاران
for nitrate removal, Chemosphere,
59(6):753-759.
14. Xu W, Li P, Fan J., 2008, Reduction of
nitrobenzene by the catalyzed Fe/Cu
process, Journal of Environmental
Sciences, 20(8):915-921.
15. Sanchez I, Stüber F, Font J, Fortuny A,
Fabregat A, Bengoa C., 2007,
Elimination of phenol and aromatic
compounds by zero valent iron and
EDTA at low temperature and
atmospheric pressure, Chemosphere,
68(2):338-344.
16. Choe S, Liljestrand HM, Khim J.,
2004, Nitrate reduction by zero-valent
iron under different pH regimes,
Applied Geochemistry, 19:335-342.
17. Son H-S, Im J-K, Zoh K-D., 2009, A
Fenton-like degradation mechanism
for 1,4-dioxane using zero-valent iron
(Fe0) and UV light, Water Research,
43(5):1457-1463.
18. Huang YH, Zhang TC., 2004, Effects
of low pH on nitrate reduction by iron
powder, Water Research, 38:2631-
2642.
19. AWWA, 1992, Standard Methods for
The Examination of Water and
Wastewater, 20 th.
20. Azizian S., 2004, Kinetic models of
sorption: a theoritical study, Journal of
Colloids and Interface Science,
276:47-52.
21. Yang X, Al-Duri B., 2005, Kinetic
modeling of liquid-phase adsorption of
reactive dyes on activated carbon,
Journal of Colloids and Interface
Science, 287:25-34.
22. Azizian S, Bashiri H., 2008,
Adsorption kinetics at solid/solution
interface: Statistical rate theory at
initial times of adsorption and close to
equilibrium, Langmuir, 24:11669-
11676.

  1. Mok YS, Jo J-O, Whitehead JC., 2008, Degradation of an azo dye Orange II using a gas phase dielectric barrier discharge reactor submerged in water, Chemical Engineering Journal, 142:56-64.
  2. Renganathan S, Thilagaraj WR, Miranda LR, Gautam P, Velan M., 2006,Accumulation of Acid Orange 7, Acid Red 18 and Reactive Black 5 by growing Schizophyllum commune, Bioresource Technology, 97:2189-2193.
  3. Lu C-S, Chen C-C, Mai F-D, Li H-K., 2009, Identification of the degradation pathways of alkanolamines with TiO2 photocatalysis, Journal of Hazardous Materials, 165(1-3):306-316.
  4. Ji P, Zhang J, Chen F, Anpo M, 2009, Study of adsorption and degradation of acid orange 7 on the surface of CeO2 under visible light irradiation, Applied Catalysis B: Environmental, 85(3-4):148-154.
  5. Atia AA, Donia AM, Al-Amrani WA., 2009, Adsorption/desorption behavior of acid orange 10 on magnetic silica modified with amine groups, Chemical Engineering Journal, 150(1):55-62.
  6. Rauf MA, Qadri SM, Ashraf S, Al-Mansoori KM., 2009, Adsorption studies of Toluidine Blue from aqueous solutions onto gypsum, Chemical Engineering Journal, 150(1):90-95.
  7. Olak F, Atar N, Olgun A., 2009, Biosorption of acidic dyes from aqueous solution by Paenibacillus macerans: Kinetic, thermodynamic and equilibrium studies., Chemical Engineering Journal, 150(1):122-130.
  8. Merzouk B, Gourich B, Sekki A, Madani K, Vial C, Barkaoui M., 2009, Studies on the decolorization of textile dye wastewater by continuous electro-coagulation process, Chemical Engineering Journal, 149(1-3):207-214.
  9. Ong S-A, Uchiyama K, Inadama D, Yamagiwa K., 2009, Simultaneous removal of color, organic compounds and nutrients in azo dye-containing wastewater using up-flow constructed wetland, Journal of Hazardous Materials, 165(1-3): 696-703.
  10. Zhang H, Zhang J, Zhang C, Liu F, Zhang D., 2009, Degradation of C.I. Acid Orange 7 by the advanced Fenton process in combination with ultrasonic irradiation, Ultrasonics Sonochemistry, 16(3):325-330.
  11. Gyliene O, Vengris T, Stoncius A, Nivinskiene O., 2008, Decontamination of solutions containing EDTA using metallic iron, Journal of Hazardous Materials, 159(2-3):446-451.
  12. Kim H, Hong H-J, Lee Y-J, Shin H-J, Yang J-W., 2008, Degradation of trichloroethylene by zero-valent iron immobilized in cationic exchange membrane, Desalination, 223(1-3):212-220.
  13. Chen Y-M, Li C-W, Chen S-S., 2005, fluidized zero valent iron bed reactor for nitrate removal, Chemosphere, 59(6):753-759.
  14. Xu W, Li P, Fan J., 2008, Reduction of nitrobenzene by the catalyzed Fe/Cu process, Journal of Environmental Sciences, 20(8):915-921.
  15. Sanchez I, Stüber F, Font J, Fortuny A, Fabregat A, Bengoa C., 2007, Elimination of phenol and aromatic compounds by zero valent iron and EDTA at low temperature and atmospheric pressure, Chemosphere, 68(2):338-344.
  16. Choe S, Liljestrand HM, Khim J., 2004, Nitrate reduction by zero-valent iron under different pH regimes, Applied Geochemistry, 19:335-342.
  17. Son H-S, Im J-K, Zoh K-D., 2009, A Fenton-like degradation mechanism for 1,4-dioxane using zero-valent iron (Fe0) and UV light, Water Research, 43(5):1457-1463.
  18. Huang YH, Zhang TC., 2004, Effects of low pH on nitrate reduction by iron powder, Water Research, 38:2631-2642.
  19. AWWA, 1992, Standard Methods for The Examination of Water and Wastewater, 20 th.
  20. Azizian S., 2004, Kinetic models of sorption: a theoritical study, Journal of Colloids and Interface Science, 276:47-52.
  21. Yang X, Al-Duri B., 2005, Kinetic modeling of liquid-phase adsorption of reactive dyes on activated carbon, Journal of Colloids and Interface Science, 287:25-34.
  22. Azizian S, Bashiri H., 2008, Adsorption kinetics at solid/solution interface: Statistical rate theory at initial times of adsorption and close to equilibrium, Langmuir, 24:11669-11676.