بررسی اندازه گیری یون کروم (III) در پساب رنگی

روش­های سینتیکی اسپکترفوتومتری از جمله روش­های تجربه دستگاهی به منظور بررسی تغییرات میزان گونه­های موجود در نمونه می­باشند که ضمن دارا بودن صحت، دقت و سرعت عمل بالا دارای هزینه روش بسیار پایین است این خصوصیات کاربرد این تکنیک را در حد وسیعی برای بررسی رفتار ترکیبات رنگی و چگونگی تخریب وحذف آنها از پساب­های صنعتی میسر می­سازد نظر به اهمیت ایجاد آلو

دسته بندی	نساجی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	1303 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	75

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

چکیده :

روش­های سینتیکی- اسپکترفوتومتری از جمله روش­های تجربه دستگاهی به منظور بررسی تغییرات میزان گونه­های موجود در نمونه می­باشند که ضمن دارا بودن صحت، دقت و سرعت عمل بالا دارای هزینه روش بسیار پایین است. این خصوصیات کاربرد این تکنیک را در حد وسیعی برای بررسی رفتار ترکیبات رنگی و چگونگی تخریب وحذف آنها از پساب­های صنعتی میسر می­سازد. نظر به اهمیت ایجاد آلودگی توسط رنگ­های آلی در پساب­های صنعتی ارائه روش­های مناسب و جدید با حداقل هزینه و کارآیی بالا به منظور حذف این گونه ترکیبات مورد نظر پژوهشگران بوده و هست.

در این پروژه علاوه بر ارائه فاکتورهای مؤثر در تخریب رنگ متیلن­بلو می­توان به اندازه­گیری یون کروم که یک ماده سرطان­زاست، پرداخت. یک روش حساس و ساده برای تعیین مقادیر بسیار کم کروم به روش سینتیکی- اسپکتروفوتومتری براساس اثر بازدارندگی کروم در واکنش اکسیدشدن متیلن­بلو توسط پتاسیم نیترات در محیط اسیدی (H₂SO₄ 4 مولار) معرفی شده است. این واکنش به روش اسپکتروفوتومتری و با اندازه­گیری کاهش جذب متیلن­بلو در طول موج 664 نانومتر به روش زمان ثابت استفاده شده است.

فهرست مطالب

عنوان صفحه

چکیده

فصل اول : اسپکتروفوتومتری

1-1- اساس اسپکتروفوتومتری جذبی................. 14

1-2- جذب تابش.................................. 15

1-3- تکنیک­ها و ابزار برای اندازه­گیری جذب تابش ماوراء بنفش و مرئی 15

1-4- جنبه­های کمی اندازه­گیریهای جذبی............ 16

1-5- قانون بیر- لامبرت (Beer - Lamberts Law)......... 17

1-6- اجزاء دستگاهها برای اندازه­گیری جذبی....... 21

فصل دوم : کاربرد روشهای سینتیکی در اندازه­گیری

2-1- مقدمه..................................... 23

2-2- طبقه­بندی روشهای سینتیکی................... 25

2-3- روشهای علمی مطالعه سینتیک واکنشهای شیمیایی 27

2-4- غلظت و سرعت واکنشهای شیمیایی ............. 28

2-5- تاثیر قدرت یونی........................... 28

2-6- تاثیر دما................................. 29

2-7- باز دارنده­ها.............................. 30

2-8- روشهای سینتیک............................. 30

2-8-1- روشهای دیفرانسیلی....................... 31

2-8-1-1- روش سرعت اولیه........................ 31

2-8-1-2- روش زمان ثابت ........................ 33

2-8-1-3- روش زمان متغیر........................ 34

2-8-2- روشهای انتگرالی......................... 35

2-8-2-1- روش تانژانت .......................... 36

2-8-2-2- روش زمان ثابت......................... 36

2-8-2-3- روش زمان متغیر........................ 37

2-9- صحت دقت و حساسیت روشهای سینتیکی........... 38

فصل سوم: کروم

مقدمه ......................................... 2

3-1- تعریف چرم................................. 4

3-2- لزوم پوست پیرایی ......................... 4

3-3- پوست پیرایی با نمک­های کروم (دباغی کرومی) . 5

3-4- تاریخچه پوست پیرایی با نمک­های کروم (III) .. 5

3-5- معادله واکنش با گاز گوگرد دی اکسید­........ 6

3-6- شیمی نمک­های کروم (III) .................... 6

3-7- شیمی پوست پیرایی با نمک­های کروم (III)...... 7

3-8- عامل های بازدارنده (کند کننده)............ 8

3-9- مفهوم قدرت بازی........................... 8

3-10- نقش عامل­های کندکننده در پوست پیرایی با نمک­های کروم (III) 9

3-11- عامل­های مؤثر بر پوست پیرایی کرومی........ 10

3-12- رنگ­آمیزی چرم­............................. 10

3-13- نظریه تثبیت رنگینه­ها..................... 11

3-14- صنعت چرم سازی و آلودگی محیط زیست......... 11

3-15- منبع­ها و منشأهای پساب کارخانه­های چرم سازی 12

فصل چهارم : بخش تجربی

4-1- مواد شیمیایی مورد استفاده................. 40

4-2- تهیه محلول­های مورد استفاده................ 40

4-3- دستگاه های مورد استفاده................... 41

4-4- طیف جذبی.................................. 42

4-5- نحوه انجام کار .......................... 43

4-6- بررسی پارامترها و بهینه کردن شرایط واکنش . 44

4-7- بررسی اثر غلظت سولفوریک اسید ............. 45

4-8- بررسی اثر غلظت متیلن بلو ................. 48

4-9- بررسی اثر غلظت آسکوربیک اسید ............. 51

4-10- شرایط بهینه ............................. 54

4-11- روش پیشنهادی برای اندازه گیری کروم ...... 54

فصل پنجم: بحث و نتیجه­گیری

5-1- مقدمه..................................... 55

5-2 – بهینه نمودن شرایط........................ 56

منابع ومآخذ.................................... 57

فهرست جداول

عنوان صفحه

جدول (3-1). طبقه بندی عمومی روشهای سینتیکی..... 26

جدول (4-1). مواد شیمیایی مورد استفاده.......... 40

جدول (4-2). تغییرات بر حسب غلظت های متفاوت H₂SO₄ 46

جدول (4-3). تغییرات بر حسب غلظت های متفاوت MB 48

جدول (4-4). تغییرات برحسب غلظت های متفاوت AA 52

فهرست نمودارها

عنوان صفحه

نمودار (4-1) تشخیص طول­موج ماکسیمم رنگ متیلن­بلو. 42

نمودار (4-2) اثر تخریب رنگ متیلن بلو بدون حضور کروم (III) 44

نمودار (4-3). تغییرات بر حسب غلظت های متفاوت H₂SO₄ 46

نمودار (4-4). تغییرات بر بر حسب غلظت های متفاوت MB 48

نمودار (4-5). تغییرات در برحسب غلظت های متفاوت AA 52

فهرست اشکال

عنوان صفحه

شکل (2-1) اجزاء دستگاه­ها برای اندازه­گیری جذب تابش 21

شکل (3-1) سرعت واکنش نسبت به زمان.............. 23

شکل (3-2) روش سرعت اولیه....................... 32

شکل (3-3) روش زمان ثابت........................ 34

شکل (3-4) روش زمان متغیر....................... 35

شکل (3-5) روش تانژانت.......................... 36

فصل اول

اسپکتروفوتومتری

1-1- اساس اسپکتروفوتومتری جذبی:

این روش بر اساس عبور پرتوی از اشعه الکترو مغناطیس از درون نمونه و سنجش میزان جذب آن قرار دارد. هنگامی که اشعه الکترو­مغناطیس از داخل یک محلول می­گذرد مقداری از آن بطور انتخابی جذب نمونه می­شود. به طوری که شدت نور خارج شده کمتر از شدت نوری است که به محلول تابیده شده است. این پدیده در مورد جذب تابش های مرئی به وضوح دیده می­شود.

مثلا اگر نوری سفید از میان محلول سولفات مس عبور داده شود، محلول آبی رنگ به نظر می­رسد زیرا یون­های مس محلول جزء قرمز پرتو تابیده شده را جذب کرده و مکمل آن که آبی است از خود عبور می­دهد.

اندازه­گیری جذب تابش­های مرئی – ماوراء بنفش راه مناسبی را برای تجزیه تعداد بیشماری از گونه­های آلی و معدنی فراهم می­آورد. تابش در این نواحی دارای انرژی کافی برای انتقالات الکترونی الکترونهای والانس است. اگر نمونه در حالت گازی از اتم ها و یا ملکول­های ساده تشکیل شده باشد، طیف جذبی آن معمولاً مرکب از یکسری خطوط تیز و کاملاً مشخص است که مربوط به تعداد محدود انتقالات الکترونیکی مجاز می­باشد.

طبیعت ناپیوسته فرآیند جذب، درجه بالایی از گزینش پذیری را به تجزیه­هایی می­دهد که بر پایه چنین اندازه­گیری­هایی قرار گرفته باشند، در مقابل، طیف­های جذبی یون­ها و ملکولها در محلول معمولاً شامل نوارهای پهن می­باشند که بخشی از آنها از همپوشانی انتقالات ارتعاشی و گاهی اوقات چرخشی بر روی انتقالات الکترونیکی ارتعاشی و گاهی اوقات چرخشی بر روی انتقالات الکترونیکی ناشی می­شود. در نتیجه هر جذب الکترونیکی را یکسری خطوط پهن نزدیک به هم که به نظر پیوسته می­رسند، همراهی می­کنند. بعلاوه پهن شدن خطوط در نتیجه نیروهای بین ملکولی رخ می­دهد. این نوع طیف­ها گزینش پذیری کمتری دارند.

1-2- جذب تابش:

وقتی که تابش از درون یک لایه شفاف جامد، مایع یا گاز عبور کند برخی از فرکانسها ممکن است توسط فرآیندی بنام جذب، بطور انتخابی حذف شوند. در اینجا انرژی بیشتر یا حالات تحریک شده ارتقاء می­یابند.

اتمها یا مولکولهای تحریک شده دارای عمر نسبتا کوتاهی می­باشند و تمایل دارند تا بعد از حدود 10 ثانیه به حالت­های عادی خود برگشت کنند. معمولا انرژی آزاد شده در این فرآیند در دستگاه بصورت گرما ظاهر می­شود. مع ذالک در بعضی موارد گونه­های تحرکی شده ممکن است یک تغییر شیمیایی را متحمل شوند که انرژی را جذب می­کند (یک واکنش فتوشیمیایی) و در موارد دیگر تابش در شکل فلوئورسانس یا فسفرسانس (معمولاً با طول موجهای بلند تر) دوباره نشر می­شوند.

اتمها مولکولها و یا یونها تعداد محدودی ترازهای انرژی کوانتیده گسسته دارند برای اینکه جذب تابش انجام گیرد انرژی فوتون تحریک کننده باید با تفاوت انرژی بین حالت عادی و یکی از حالتهای تحریک شده گونه جذب کننده یکی باشد.

از آنجایی که این تفاوت انرژی برای هر گونه منحصر به فرد است مطالعه فرکانسهای تابش جذب شده وسیله­ای را برای مشخص کردن مواد سازنده نمونه­ای از ماده فراهم می­آورد. برای این منظور یک منحنی از کاهش در توان نور تابنده (جذب) بصورت تابعی از طول موج یا فرکانس بطور تجربی ترسیم می­شود. منحنیهای نمونه­ای از این نوع، طیف­های جذبی نامیده می­شوند.

1-3- تکنیک­ها و ابزار برای اندازه­گیری جذب تابش ماوراء بنفش و مرئی:

اندازه­گیری جذب تابشهای ماوراء بنفش و مرئی راه مناسبی را برای تجزیه تعداد بیشماری از گونه­های آلی و معدنی فراهم می­آورد. تابش در این نواحی دارای انرژی کافی برای انتقال­های الکترونیکی الکترونهای والانس در لایه بیرونی است اگر نمونه در حالت گازی از اتمها و یا مولکولهای ساده تشکیل شده باشد طیف جذبی آن معمولاً مرکب از یک سری خطوط تیز و کاملاً مشخص است که مربوط به تعداد محدود انتقالات الکترونیکی مجاز می­باشد. طبیعت ناپیوسته فرآیند جذب، درجه بالایی از گزینش پذیری را به تجزیه­هایی می­دهد که بر پایه چنین اندازه­گیریهایی قرار گرفته باشند. در مقابل طیفهای یونها و مولکولها در محلول معمولاً حاوی نوارهای پهن می­باشند که بخشی از آنها از قرار گرفتن تغییرات انرژیهای ارتعاشی و گاهی چرخشی بر روی انتقالات الکترونی ناشی می­شود. در نتیجه هر جذب الکترونی را یک سری خطوط آنقدر بهم نزدیک که به نظر پیوسته می­رسند همراهی می­کند. بعلاوه، پهن شدن خطوط در نتیجه نیروهای بین مولکولی رخ می­دهد که این نیروها بین مولکولها یا یونهای بصورت نزدیک بسته­بندی شده در یک محیط مادی فشرده، عمل می­کنند. این نوع طیفها گزینش پذیری کمتری دارند. از طرف دیگر نوارهای پهن برای اندازه­گیری­های کمی دقیق، مناسب­ترند.

1-4- جنبه­های کمی اندازه­گیریهای جذبی:

جذب تابش الکترومغناطیسی توسط گونه M می­تواند به صورت یک فرایند برگشت ناپذیر دو مرحله­ای تلقی شود که اولین مرحله این فرآیند را می­توان بصورت زیر نمایش داد.

در اینجا M^* نشان دهنده ذره اتمی یا مولکولی در حالت تحریک شده است که از جذب فوتون ناشی می­شود. طول عمر حالت تحریک شده کوتاه است (^8-10 تا ^9-10 ثانیه) و باوجود این حالت توسط یکی از چندین فرآیند آسایشی خاتمه داده می­شود. متداولترین نوع آسایش شامل تبدیل تحریک به گرماست؛ یعنی،

گرما

آسایش می­تواند از تجزیه M^* جهت تشکیل گونه­های جدید نیز ناشی شود. چنین فرآیندی را واکنش فوتوشیمیایی می­نامند. ممکن است که آسایش منتج به نشر دوباره تابش بصورت فلوئورسانس یا فسفرسانس شود. مهم است به این نکته توجه شود که طول عمر M^* بقدری کوتاه است که غلظت آن در هر لحظه تحت شرایط عادی، قابل صرفنظر کردن خواهد بود. بعلاوه، مقداری انرژی حرارتی تولید شده معمولاً قابل اندازه­گیری نیست. بنابراین، اندازه­گیریهای جذبی این حسن را دارند که حد اقل آشفتگی را در دستگاه تحت مطالعه ایجاد می­کنند.

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

به سادگی می­توان دریافت که میزان جذب نور توسط یک گونه جاذب بستگی به تعداد یونها و یا ملکولهای جسم جاذب در مسیر عبور نور دارد و در نتیجه با افزایش غلظت ذرات جاذب، شدت جذب نیز افزایش می­یابد. از طرفی هر چه قدر طول مسیر عبور نور از درون نمونه افزایش یابد، جذب نور با شدت بیشتری انجام خواهد گرفت. سومین عاملی که میزان جذب نور به آن بستگی دارد احتمال جذب فوتون توسط ذرات جاذب فوتون­هاست به طوری که اجسام مختلف احتمال­های متفاوتی برای جذب پرتوی فوتون­ها از خود نشان می­دهند.

حقایق بالا اساس قانون حاکم بر جذب است که تحت عنوان قانون بیرلامبرت (Beer- Lamberts Law) یا به طور مختصر قانون بیر معروف است. این قانون بیان می­کند که میزان جذب نور توسط یک نمونه جاذب تابعی نمایی از غلظت نمونه و طول مسیر عبور نور از درون نمونه است. این مطلب را می­توان به طریق زیر بیان کرد:

پرتوی از تابش­های الکترو­مغناطیس را در نظر بگیرید که با شدت از درون محلولی حای N ذره جاذب عبور می­کند. میزان جذب پرتو با تعداد ذرات جاذب موجود در مسیر عبور نور متناسب خواهد بود. اگر محلول را به قسمت­های کوچک و مساوی تقسیم کنیم در این صورت تغییر در شدت نور ( )‌ بستگی به تعداد ذرات جاذب موجود در این قسمت خواهد داشت .

در اینجا شدت پرتوی که به قسمت­های بعدی وارد می­شود بخاطر جذب در قسمت­های قبلی مرتباً کاهش می­یابد. بنابراین شدت جذب در هر قسمت به تعداد ذرات جاذب موجود در آن قسمت بستگی داشته و متناسب با شدت پرتوی خواهد بود که وارد آن قسمت می­شود.

(1-1)

(1-2)
در این روابط K ضریب تناسب بوده و علامت منفی نشان­دهنده کاهش شدت نور است. اگر تقسیمات ایجاد شده در محلول بسیار کوچک فرض شوند در این صورت معادله (1- 2) را می­توان به فرم دیفرانسیل و به صورت زیر نوشت.

(1-3)

با جابجایی معادله (1-3 ) و انتگرال­گیری بین دو حد I و I₀ (شدت اولیه و نهایی پرتو نور) و بین صفر و N برای تعداد ذرات جاذب موجود در مسیر عبور نور، این معادله بصورت زیر در می­آید.

(1-4)

(1-5)
در این جا N به دو عامل غلظت جسم جاذب (C) و ضخامت محلول جاذب (B) بستگی دارد.

(1-6)

با جایگزینی معادله (1-6) در معادله (1-5) و تبدیل پایه لگاریتم به پایه اعشاری قانون بیر به صورت زیر بیان می­شود.

(1-7)

که در آن a ضریب تناسب، b مسیر عبور نور از درون محلول و c غلظت محلول نسبت به گونه جاذب است. در این جا a که به نام جذب (Absorptivity) معروف است مشخصه گونه جاذب بوده و بعلاوه به طول موج پرتو تابیده شده بستگی دارد. بعبارت دیگر، قانون بیر تنها در مورد تابش­های تک رنگ (Monochromatic) صادق است. عبارت عموما بنام شدت جذب (Absorptivity) خوانده شده و علامت A را به آن اختصاص می­دهند. در نتیجه معادله (1-7) خواهد شد:

(1-8) A=abc

در صورتی که غلظت بر حسب مول بر لیتر بیان شده باشد ضریب جذب به صورت نشان داده شده و بنام ضریب جذب مولی خوانده می­شود. ارتباط خطی بین شدت جذب و طول مسیر در غلظت ثابت از مواد جذب­کننده، یک قاعده کلی است که هیچ استثنایی در مورد آن مشاهده نشده است. از طرف دیگر وقتی که b ثابت باشد غالباً با انحراف­های دارای چنان طبیعت بنیادی می­باشند که محدودیت­های حقیقی برای این قانون ایجاد می­کنند. بعضی دیگر از انحرافات حاصل روشی است که با اندازه­گیری جذب انجام می­گیرد. یا در نتیجه تغییرات شیمیایی است که با تغییرات غلظت همراهند. دو مورد آخر گاهی به ترتیب به نامهای انحراف­های دستگاهی و انحراف­های شیمیایی شناخته می­شوند. قانون بیر در شرح رفتار جذبی محلول­های رقیق موفقیت دارد. به این معنی که یک قانون حد است. در غلظت­های بالا (معمولاً بزرگتر از M01/0 متوسط فاصله بین گونه­های جذب کننده به حدی کاهش می­یابد که هر گونه بر روی توزیع بار گونه­های همسایه خود اثر می­گذارد. این تاثیر متقابل به غلظت بستگی دارد. وقوع این پدیده باعث انحراف­هایی از رابطه خطی بین شدت جذب و غلظت می­شود.

انحرافات از قانون بیر به خاطر وابستگی به ضریب شکست محلول(n) نیز به وجود می­آید. بنابراین اگر تغییرات غلظت باعث تغییرات مهمی در ضریب شکست محلول شود، انحراف­هایی از قانون بیر مشاهده خواهد شد. یک راه برای تصحیح این اثر جانشین کردن کمیت بجای در معادله می­باشد. به طور کلی این تصحیح در مورد غلظت­های کمتر از­M 01/0حائز اهمیت نیست.

انحرافات شیمیایی از قانون بیر از اثر تجمع، تفکیک و یا واکنش گونه­های جذب­کننده با حلال، ناشی می­شود. یک مثال کلاسیک از انحرافات شیمیایی در مورد محلولهای بافری نشده پتاسیم دی­کرومات مشاهده می­شود.

در بیشتر طول موج­ها، ضرایب جذب مولی یون دی­کرومات و دو گونه یونی دیگر کاملاً متفاوتند. بنابراین، جذب هر محلول به نسبت غلظت شکل­های مونومر و دی­مر بستگی دارد. مع ذالک این نسبت با رقیق کردن محلول به طور محسوسی تغییر می­کند و سبب انحرافات بسیار مشهودی از خطی بودن ارتباط بین جذب و غلظت کل کروم می­شود. با این حال جذب مربوط به یون دی­کرومات مستقیما متناسب با غلظت مولی آن باقی می­ماند. این مسئله در مورد یون کرومات نیز صادق است. این حقیقت به آسانی می­تواند توسط اندازه­گیری­ها در محلول اسیدی قوی و یا بازی قوی، در حالی که یکی از این دو گونه اکثریت قاطعی دارد، اثبات شود. چون این انحرافات نتیجه جابجایی در تعادل­های شیمیایی هستند، لذا انحراف­های این سیستم از قانون بیر آشکارتر از مقدار واقعی خواهند بود.

در حقیقت این انحراف­ها را می­توان به آسانی از روی ثابت­های تعادل واکنش­ها و ضرایب جذب مولی یونهای دی­کرومات و کرومات پیش بینی کرد. انحراف دستگاهی از قانون بیر، زمانی مشاهده می­شود که تابش بکارگرفته شده تکرنگ نباشد. این مشاهده یکی دیگر از نمودهای خصلت حدی بودن این رابطه است استفاده از یک پرتو واقعاً تکرنگ برای اندازه­گیری­های جذبی به ندرت عملی است، در نتیجه استفاده از تابش ممکن است منجر به انحراف­هایی از قانون بیر می­شود.

1-6- اجزاء دستگاهها برای اندازه­گیری جذبی:

دستگاه­هایی که عبور یا جذب محلولها را اندازه می­­گیرند از پنج جز سازنده اصلی تشکیل شده­اند الف) یک منبع انرژی تابشی ثابت که شدت آن می­تواند تغییر کند ب) یک وسیله که اجازه بکارگیری ناحیه محدودی از طول موج­ها را می­دهد ج) ظروف شفاف برای نمونه و حلال د) یک آشکارساز تابش یا مبدل که انرژی تابشی را به یک علامت قابل سنجش که معمولا الکتریکی است تبدیل­می­کند ه) یک شناساگر علامت. در شکل (1-1 ) ترتیب معمولی این اجزاء را نشان می­دهد.

شکل (1-1) اجزاء دستگاه­ها برای اندازه­گیری جذب تابش

شناساگر علامت در بیشتر دستگاه­های اندازه­گیری­های جذبی به یک درجه­بندی خطی مجهز است که گسترده از 10 تا 100 واحد را می­پوشاند. خوانده­های مستقیم درصد عبور می­تواند به این نحو بدست آید که ابتدا شناساگر طوری تنظیم می­شود تا هنگام جلوگیری از رسیدن تابش به آشکار ساز توسط یک بستاور عدد صفر را نشان دهد. سپس در حالتی که پرتو از داخل حلال عبور می­کند و بر روی آشکارساز می­افتد شناساگر روی 100 تنظیم می شود این تنظیم به کمک تغییر دادن شدت منبع نور و یا حساسیت آشکار ساز انجام می­گیرد. وقتی که ظرف محتوی نمونه در مسیر پرتو قرار داده شود مشروط بر اینکه آشکار ساز به طور خطی به تغییرات توان پرتو عکس­العمل نشان دهد شناساگر مستقیماً درصد عبور را بدست می­دهد واضح است که یک مقیاس لگاریتمی می­توان روی شناساگر درج نمود تا اجازه خواندن مستقیم جذب را نیز بدهد.

طبیعت و پیچیدگی اجزاء مختلف دستگاه­های جذبی بسته به ناحیه طول موج مورد نظر و چگونگی استفاده از داده­ها به مقدار زیادی فرق می­کنند. مع ذالک صرفنظر از درجه ظرافت وظیفه هر جزء ثابت می­ماند.

بررسی اندازه گیری یون کروم (III) در پساب رنگیاسپکتروفوتومتریطبقه ­بندی روشهای سینتیکی

اندازه گیری یون کروم (III) در پساب رنگی

روش­های سینتیکی اسپکترفوتومتری از جمله روش­های تجربه دستگاهی به منظور بررسی تغییرات میزان گونه­های موجود در نمونه می­باشند که ضمن دارا بودن صحت، دقت و سرعت عمل بالا دارای هزینه روش بسیار پایین است این خصوصیات کاربرد این تکنیک را در حد وسیعی برای بررسی رفتار ترکیبات رنگی و چگونگی تخریب وحذف آنها از پساب­های صنعتی میسر می­سازد نظر به اهمیت ایجاد آلو

دسته بندی	نساجی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	1303 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	75

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

چکیده :

روش­های سینتیکی- اسپکترفوتومتری از جمله روش­های تجربه دستگاهی به منظور بررسی تغییرات میزان گونه­های موجود در نمونه می­باشند که ضمن دارا بودن صحت، دقت و سرعت عمل بالا دارای هزینه روش بسیار پایین است. این خصوصیات کاربرد این تکنیک را در حد وسیعی برای بررسی رفتار ترکیبات رنگی و چگونگی تخریب وحذف آنها از پساب­های صنعتی میسر می­سازد. نظر به اهمیت ایجاد آلودگی توسط رنگ­های آلی در پساب­های صنعتی ارائه روش­های مناسب و جدید با حداقل هزینه و کارآیی بالا به منظور حذف این گونه ترکیبات مورد نظر پژوهشگران بوده و هست.

در این پروژه علاوه بر ارائه فاکتورهای مؤثر در تخریب رنگ متیلن­بلو می­توان به اندازه­گیری یون کروم که یک ماده سرطان­زاست، پرداخت. یک روش حساس و ساده برای تعیین مقادیر بسیار کم کروم به روش سینتیکی- اسپکتروفوتومتری براساس اثر بازدارندگی کروم در واکنش اکسیدشدن متیلن­بلو توسط پتاسیم نیترات در محیط اسیدی (H₂SO₄ 4 مولار) معرفی شده است. این واکنش به روش اسپکتروفوتومتری و با اندازه­گیری کاهش جذب متیلن­بلو در طول موج 664 نانومتر به روش زمان ثابت استفاده شده است.

فهرست مطالب

عنوان صفحه

چکیده

فصل اول : اسپکتروفوتومتری

1-1- اساس اسپکتروفوتومتری جذبی................. 14

1-2- جذب تابش.................................. 15

1-3- تکنیک­ها و ابزار برای اندازه­گیری جذب تابش ماوراء بنفش و مرئی 15

1-4- جنبه­های کمی اندازه­گیریهای جذبی............ 16

1-5- قانون بیر- لامبرت (Beer - Lamberts Law)......... 17

1-6- اجزاء دستگاهها برای اندازه­گیری جذبی....... 21

فصل دوم : کاربرد روشهای سینتیکی در اندازه­گیری

2-1- مقدمه..................................... 23

2-2- طبقه­بندی روشهای سینتیکی................... 25

2-3- روشهای علمی مطالعه سینتیک واکنشهای شیمیایی 27

2-4- غلظت و سرعت واکنشهای شیمیایی ............. 28

2-5- تاثیر قدرت یونی........................... 28

2-6- تاثیر دما................................. 29

2-7- باز دارنده­ها.............................. 30

2-8- روشهای سینتیک............................. 30

2-8-1- روشهای دیفرانسیلی....................... 31

2-8-1-1- روش سرعت اولیه........................ 31

2-8-1-2- روش زمان ثابت ........................ 33

2-8-1-3- روش زمان متغیر........................ 34

2-8-2- روشهای انتگرالی......................... 35

2-8-2-1- روش تانژانت .......................... 36

2-8-2-2- روش زمان ثابت......................... 36

2-8-2-3- روش زمان متغیر........................ 37

2-9- صحت دقت و حساسیت روشهای سینتیکی........... 38

فصل سوم: کروم

مقدمه ......................................... 2

3-1- تعریف چرم................................. 4

3-2- لزوم پوست پیرایی ......................... 4

3-3- پوست پیرایی با نمک­های کروم (دباغی کرومی) . 5

3-4- تاریخچه پوست پیرایی با نمک­های کروم (III) .. 5

3-5- معادله واکنش با گاز گوگرد دی اکسید­........ 6

3-6- شیمی نمک­های کروم (III) .................... 6

3-7- شیمی پوست پیرایی با نمک­های کروم (III)...... 7

3-8- عامل های بازدارنده (کند کننده)............ 8

3-9- مفهوم قدرت بازی........................... 8

3-10- نقش عامل­های کندکننده در پوست پیرایی با نمک­های کروم (III) 9

3-11- عامل­های مؤثر بر پوست پیرایی کرومی........ 10

3-12- رنگ­آمیزی چرم­............................. 10

3-13- نظریه تثبیت رنگینه­ها..................... 11

3-14- صنعت چرم سازی و آلودگی محیط زیست......... 11

3-15- منبع­ها و منشأهای پساب کارخانه­های چرم سازی 12

فصل چهارم : بخش تجربی

4-1- مواد شیمیایی مورد استفاده................. 40

4-2- تهیه محلول­های مورد استفاده................ 40

4-3- دستگاه های مورد استفاده................... 41

4-4- طیف جذبی.................................. 42

4-5- نحوه انجام کار .......................... 43

4-6- بررسی پارامترها و بهینه کردن شرایط واکنش . 44

4-7- بررسی اثر غلظت سولفوریک اسید ............. 45

4-8- بررسی اثر غلظت متیلن بلو ................. 48

4-9- بررسی اثر غلظت آسکوربیک اسید ............. 51

4-10- شرایط بهینه ............................. 54

4-11- روش پیشنهادی برای اندازه گیری کروم ...... 54

فصل پنجم: بحث و نتیجه­گیری

5-1- مقدمه..................................... 55

5-2 – بهینه نمودن شرایط........................ 56

منابع ومآخذ.................................... 57

فهرست جداول

عنوان صفحه

جدول (3-1). طبقه بندی عمومی روشهای سینتیکی..... 26

جدول (4-1). مواد شیمیایی مورد استفاده.......... 40

جدول (4-2). تغییرات بر حسب غلظت های متفاوت H₂SO₄ 46

جدول (4-3). تغییرات بر حسب غلظت های متفاوت MB 48

جدول (4-4). تغییرات برحسب غلظت های متفاوت AA 52

فهرست نمودارها

عنوان صفحه

نمودار (4-1) تشخیص طول­موج ماکسیمم رنگ متیلن­بلو. 42

نمودار (4-2) اثر تخریب رنگ متیلن بلو بدون حضور کروم (III) 44

نمودار (4-3). تغییرات بر حسب غلظت های متفاوت H₂SO₄ 46

نمودار (4-4). تغییرات بر بر حسب غلظت های متفاوت MB 48

نمودار (4-5). تغییرات در برحسب غلظت های متفاوت AA 52

فهرست اشکال

عنوان صفحه

شکل (2-1) اجزاء دستگاه­ها برای اندازه­گیری جذب تابش 21

شکل (3-1) سرعت واکنش نسبت به زمان.............. 23

شکل (3-2) روش سرعت اولیه....................... 32

شکل (3-3) روش زمان ثابت........................ 34

شکل (3-4) روش زمان متغیر....................... 35

شکل (3-5) روش تانژانت.......................... 36

فصل اول

اسپکتروفوتومتری

1-1- اساس اسپکتروفوتومتری جذبی:

این روش بر اساس عبور پرتوی از اشعه الکترو مغناطیس از درون نمونه و سنجش میزان جذب آن قرار دارد. هنگامی که اشعه الکترو­مغناطیس از داخل یک محلول می­گذرد مقداری از آن بطور انتخابی جذب نمونه می­شود. به طوری که شدت نور خارج شده کمتر از شدت نوری است که به محلول تابیده شده است. این پدیده در مورد جذب تابش های مرئی به وضوح دیده می­شود.

مثلا اگر نوری سفید از میان محلول سولفات مس عبور داده شود، محلول آبی رنگ به نظر می­رسد زیرا یون­های مس محلول جزء قرمز پرتو تابیده شده را جذب کرده و مکمل آن که آبی است از خود عبور می­دهد.

اندازه­گیری جذب تابش­های مرئی – ماوراء بنفش راه مناسبی را برای تجزیه تعداد بیشماری از گونه­های آلی و معدنی فراهم می­آورد. تابش در این نواحی دارای انرژی کافی برای انتقالات الکترونی الکترونهای والانس است. اگر نمونه در حالت گازی از اتم ها و یا ملکول­های ساده تشکیل شده باشد، طیف جذبی آن معمولاً مرکب از یکسری خطوط تیز و کاملاً مشخص است که مربوط به تعداد محدود انتقالات الکترونیکی مجاز می­باشد.

طبیعت ناپیوسته فرآیند جذب، درجه بالایی از گزینش پذیری را به تجزیه­هایی می­دهد که بر پایه چنین اندازه­گیری­هایی قرار گرفته باشند، در مقابل، طیف­های جذبی یون­ها و ملکولها در محلول معمولاً شامل نوارهای پهن می­باشند که بخشی از آنها از همپوشانی انتقالات ارتعاشی و گاهی اوقات چرخشی بر روی انتقالات الکترونیکی ارتعاشی و گاهی اوقات چرخشی بر روی انتقالات الکترونیکی ناشی می­شود. در نتیجه هر جذب الکترونیکی را یکسری خطوط پهن نزدیک به هم که به نظر پیوسته می­رسند، همراهی می­کنند. بعلاوه پهن شدن خطوط در نتیجه نیروهای بین ملکولی رخ می­دهد. این نوع طیف­ها گزینش پذیری کمتری دارند.

1-2- جذب تابش:

وقتی که تابش از درون یک لایه شفاف جامد، مایع یا گاز عبور کند برخی از فرکانسها ممکن است توسط فرآیندی بنام جذب، بطور انتخابی حذف شوند. در اینجا انرژی بیشتر یا حالات تحریک شده ارتقاء می­یابند.

اتمها یا مولکولهای تحریک شده دارای عمر نسبتا کوتاهی می­باشند و تمایل دارند تا بعد از حدود 10 ثانیه به حالت­های عادی خود برگشت کنند. معمولا انرژی آزاد شده در این فرآیند در دستگاه بصورت گرما ظاهر می­شود. مع ذالک در بعضی موارد گونه­های تحرکی شده ممکن است یک تغییر شیمیایی را متحمل شوند که انرژی را جذب می­کند (یک واکنش فتوشیمیایی) و در موارد دیگر تابش در شکل فلوئورسانس یا فسفرسانس (معمولاً با طول موجهای بلند تر) دوباره نشر می­شوند.

اتمها مولکولها و یا یونها تعداد محدودی ترازهای انرژی کوانتیده گسسته دارند برای اینکه جذب تابش انجام گیرد انرژی فوتون تحریک کننده باید با تفاوت انرژی بین حالت عادی و یکی از حالتهای تحریک شده گونه جذب کننده یکی باشد.

از آنجایی که این تفاوت انرژی برای هر گونه منحصر به فرد است مطالعه فرکانسهای تابش جذب شده وسیله­ای را برای مشخص کردن مواد سازنده نمونه­ای از ماده فراهم می­آورد. برای این منظور یک منحنی از کاهش در توان نور تابنده (جذب) بصورت تابعی از طول موج یا فرکانس بطور تجربی ترسیم می­شود. منحنیهای نمونه­ای از این نوع، طیف­های جذبی نامیده می­شوند.

1-3- تکنیک­ها و ابزار برای اندازه­گیری جذب تابش ماوراء بنفش و مرئی:

اندازه­گیری جذب تابشهای ماوراء بنفش و مرئی راه مناسبی را برای تجزیه تعداد بیشماری از گونه­های آلی و معدنی فراهم می­آورد. تابش در این نواحی دارای انرژی کافی برای انتقال­های الکترونیکی الکترونهای والانس در لایه بیرونی است اگر نمونه در حالت گازی از اتمها و یا مولکولهای ساده تشکیل شده باشد طیف جذبی آن معمولاً مرکب از یک سری خطوط تیز و کاملاً مشخص است که مربوط به تعداد محدود انتقالات الکترونیکی مجاز می­باشد. طبیعت ناپیوسته فرآیند جذب، درجه بالایی از گزینش پذیری را به تجزیه­هایی می­دهد که بر پایه چنین اندازه­گیریهایی قرار گرفته باشند. در مقابل طیفهای یونها و مولکولها در محلول معمولاً حاوی نوارهای پهن می­باشند که بخشی از آنها از قرار گرفتن تغییرات انرژیهای ارتعاشی و گاهی چرخشی بر روی انتقالات الکترونی ناشی می­شود. در نتیجه هر جذب الکترونی را یک سری خطوط آنقدر بهم نزدیک که به نظر پیوسته می­رسند همراهی می­کند. بعلاوه، پهن شدن خطوط در نتیجه نیروهای بین مولکولی رخ می­دهد که این نیروها بین مولکولها یا یونهای بصورت نزدیک بسته­بندی شده در یک محیط مادی فشرده، عمل می­کنند. این نوع طیفها گزینش پذیری کمتری دارند. از طرف دیگر نوارهای پهن برای اندازه­گیری­های کمی دقیق، مناسب­ترند.

1-4- جنبه­های کمی اندازه­گیریهای جذبی:

جذب تابش الکترومغناطیسی توسط گونه M می­تواند به صورت یک فرایند برگشت ناپذیر دو مرحله­ای تلقی شود که اولین مرحله این فرآیند را می­توان بصورت زیر نمایش داد.

در اینجا M^* نشان دهنده ذره اتمی یا مولکولی در حالت تحریک شده است که از جذب فوتون ناشی می­شود. طول عمر حالت تحریک شده کوتاه است (^8-10 تا ^9-10 ثانیه) و باوجود این حالت توسط یکی از چندین فرآیند آسایشی خاتمه داده می­شود. متداولترین نوع آسایش شامل تبدیل تحریک به گرماست؛ یعنی،

گرما

آسایش می­تواند از تجزیه M^* جهت تشکیل گونه­های جدید نیز ناشی شود. چنین فرآیندی را واکنش فوتوشیمیایی می­نامند. ممکن است که آسایش منتج به نشر دوباره تابش بصورت فلوئورسانس یا فسفرسانس شود. مهم است به این نکته توجه شود که طول عمر M^* بقدری کوتاه است که غلظت آن در هر لحظه تحت شرایط عادی، قابل صرفنظر کردن خواهد بود. بعلاوه، مقداری انرژی حرارتی تولید شده معمولاً قابل اندازه­گیری نیست. بنابراین، اندازه­گیریهای جذبی این حسن را دارند که حد اقل آشفتگی را در دستگاه تحت مطالعه ایجاد می­کنند.

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

به سادگی می­توان دریافت که میزان جذب نور توسط یک گونه جاذب بستگی به تعداد یونها و یا ملکولهای جسم جاذب در مسیر عبور نور دارد و در نتیجه با افزایش غلظت ذرات جاذب، شدت جذب نیز افزایش می­یابد. از طرفی هر چه قدر طول مسیر عبور نور از درون نمونه افزایش یابد، جذب نور با شدت بیشتری انجام خواهد گرفت. سومین عاملی که میزان جذب نور به آن بستگی دارد احتمال جذب فوتون توسط ذرات جاذب فوتون­هاست به طوری که اجسام مختلف احتمال­های متفاوتی برای جذب پرتوی فوتون­ها از خود نشان می­دهند.

حقایق بالا اساس قانون حاکم بر جذب است که تحت عنوان قانون بیرلامبرت (Beer- Lamberts Law) یا به طور مختصر قانون بیر معروف است. این قانون بیان می­کند که میزان جذب نور توسط یک نمونه جاذب تابعی نمایی از غلظت نمونه و طول مسیر عبور نور از درون نمونه است. این مطلب را می­توان به طریق زیر بیان کرد:

پرتوی از تابش­های الکترو­مغناطیس را در نظر بگیرید که با شدت از درون محلولی حای N ذره جاذب عبور می­کند. میزان جذب پرتو با تعداد ذرات جاذب موجود در مسیر عبور نور متناسب خواهد بود. اگر محلول را به قسمت­های کوچک و مساوی تقسیم کنیم در این صورت تغییر در شدت نور ()‌ بستگی به تعداد ذرات جاذب موجود در این قسمت خواهد داشت.

در اینجا شدت پرتوی که به قسمت­های بعدی وارد می­شود بخاطر جذب در قسمت­های قبلی مرتباً کاهش می­یابد. بنابراین شدت جذب در هر قسمت به تعداد ذرات جاذب موجود در آن قسمت بستگی داشته و متناسب با شدت پرتوی خواهد بود که وارد آن قسمت می­شود.

پساب رنگییون کروم در پساب رنگیاسپکتروفوتومتریرنگ­ آمیزی چرم

اندازه­ گیری یون کروم (III) در پساب رنگی

روش­های سینتیکی اسپکترفوتومتری از جمله روش­های تجربه دستگاهی به منظور بررسی تغییرات میزان گونه­های موجود در نمونه می­باشند که ضمن دارا بودن صحت، دقت و سرعت عمل بالا دارای هزینه روش بسیار پایین است

دسته بندی	نساجی
بازدید ها	34
فرمت فایل	doc
حجم فایل	1301 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	67

فروشنده فایل

کد کاربری 15

تمام فایل ها

روش­های سینتیکی- اسپکترفوتومتری از جمله روش­های تجربه دستگاهی به منظور بررسی تغییرات میزان گونه­های موجود در نمونه می­باشند که ضمن دارا بودن صحت، دقت و سرعت عمل بالا دارای هزینه روش بسیار پایین است. این خصوصیات کاربرد این تکنیک را در حد وسیعی برای بررسی رفتار ترکیبات رنگی و چگونگی تخریب وحذف آنها از پساب­های صنعتی میسر می­سازد. نظر به اهمیت ایجاد آلودگی توسط رنگ­های آلی در پساب­های صنعتی ارائه روش­های مناسب و جدید با حداقل هزینه و کارآیی بالا به منظور حذف این گونه ترکیبات مورد نظر پژوهشگران بوده و هست.

در این پروژه علاوه بر ارائه فاکتورهای مؤثر در تخریب رنگ متیلن­بلو می­توان به اندازه­گیری یون کروم که یک ماده سرطان­زاست، پرداخت. یک روش حساس و ساده برای تعیین مقادیر بسیار کم کروم به روش سینتیکی- اسپکتروفوتومتری براساس اثر بازدارندگی کروم در واکنش اکسیدشدن متیلن­بلو توسط پتاسیم نیترات در محیط اسیدی (H₂SO₄ 4 مولار) معرفی شده است. این واکنش به روش اسپکتروفوتومتری و با اندازه­گیری کاهش جذب متیلن­بلو در طول موج 664 نانومتر به روش زمان ثابت استفاده شده است.

فهرست مطالب

چکیده

فصل اول : اسپکتروفوتومتری

1-1- اساس اسپکتروفوتومتری جذبی14

1-2- جذب تابش 15

1-3- تکنیک­ها و ابزار برای اندازه­گیری جذب تابش ماوراء بنفش و مرئی15

1-4- جنبه­های کمی اندازه­گیریهای جذبی16

1-5- قانون بیر- لامبرت (Beer - Lamberts Law17

1-6- اجزاء دستگاهها برای اندازه­گیری جذبی21

فصل دوم : کاربرد روشهای سینتیکی در اندازه­گیری

2-1- مقدمه 23

2-2- طبقه­بندی روشهای سینتیکی25

2-3- روشهای علمی مطالعه سینتیک واکنشهای شیمیایی27

2-4- غلظت و سرعت واکنشهای شیمیایی 28

2-5- تاثیر قدرت یونی 28

2-6- تاثیر دما 29

2-7- باز دارنده­ها 30

2-8- روشهای سینتیک 30

2-8-1- روشهای دیفرانسیلی 31

2-8-1-1- روش سرعت اولیه31

2-8-1-2- روش زمان ثابت 33

2-8-1-3- روش زمان متغیر34

2-8-2- روشهای انتگرالی 35

2-8-2-1- روش تانژانت 36

2-8-2-2- روش زمان ثابت36

2-8-2-3- روش زمان متغیر37

2-9- صحت دقت و حساسیت روشهای سینتیکی38

فصل سوم: کروم

مقدمه 2

3-1- تعریف چرم 4

3-2- لزوم پوست پیرایی 4

3-3- پوست پیرایی با نمک­های کروم (دباغی کرومی) 5

3-4- تاریخچه پوست پیرایی با نمک­های کروم (III) 5

3-5- معادله واکنش با گاز گوگرد دی اکسید­6

3-6- شیمی نمک­های کروم (III) 6

3-7- شیمی پوست پیرایی با نمک­های کروم (III7

3-8- عامل های بازدارنده (کند کننده8

3-9- مفهوم قدرت بازی 8

3-10- نقش عامل­های کندکننده در پوست پیرایی با نمک­های کروم (III9

3-11- عامل­های مؤثر بر پوست پیرایی کرومی10

3-12- رنگ­آمیزی چرم­10

3-13- نظریه تثبیت رنگینه­ها11

3-14- صنعت چرم سازی و آلودگی محیط زیست11

3-15- منبع­ها و منشأهای پساب کارخانه­های چرم سازی12

فصل چهارم : بخش تجربی

4-1- مواد شیمیایی مورد استفاده40

4-2- تهیه محلول­های مورد استفاده40

4-3- دستگاه های مورد استفاده41

4-4- طیف جذبی 42

4-5- نحوه انجام کار 43

4-6- بررسی پارامترها و بهینه کردن شرایط واکنش 44

4-7- بررسی اثر غلظت سولفوریک اسید 45

4-8- بررسی اثر غلظت متیلن بلو 48

4-9- بررسی اثر غلظت آسکوربیک اسید 51

4-10- شرایط بهینه 54

4-11- روش پیشنهادی برای اندازه گیری کروم 54

فصل پنجم: بحث و نتیجه­گیری

5-1- مقدمه 55

5-2 – بهینه نمودن شرایط 56

منابع ومآخذ 57

فهرست جداول

جدول (3-1). طبقه بندی عمومی روشهای سینتیکی26

جدول (4-1). مواد شیمیایی مورد استفاده40

جدول (4-2). تغییرات بر حسب غلظت های متفاوت H₂SO₄46

جدول (4-3). تغییرات بر حسب غلظت های متفاوت MB48

جدول (4-4). تغییرات برحسب غلظت های متفاوت AA52

فهرست نمودارها

نمودار (4-1) تشخیص طول­موج ماکسیمم رنگ متیلن­بلو 42

نمودار (4-2) اثر تخریب رنگ متیلن بلو بدون حضور کروم (III44

نمودار (4-3). تغییرات بر حسب غلظت های متفاوت H₂SO₄46

نمودار (4-4). تغییرات بر بر حسب غلظت های متفاوت MB48

نمودار (4-5). تغییرات در برحسب غلظت های متفاوت AA52

فهرست اشکال

شکل (2-1) اجزاء دستگاه­ها برای اندازه­گیری جذب تابش21

شکل (3-1) سرعت واکنش نسبت به زمان23

شکل (3-2) روش سرعت اولیه32

شکل (3-3) روش زمان ثابت34

شکل (3-4) روش زمان متغیر35

شکل (3-5) روش تانژانت 36

اندازه­ گیرییون کروم (III)پساب رنگیاسپکتروفوتومتری