مقاله اندازه گیری یون کروم (III) به روش سینتیکی اسپکتروفوتومتری در پساب رنگی
چکیده :
روشهای سینتیکی- اسپکتروفوتومتری از جمله روشهای تجزیه 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.
مقدمه :
اگر کروم موجود در پساب مستقیماً در محیط آزاد شود به صورت یک عامل واکنش دهنده در محیط عمل نموده و از فعالیت باکتریها به صورت آشکار جلوگیری میکند. بنابراین بازده عملیات موجودات بسیار کم میشود. بنابراین سمیت کروم بسیار زیاد میباشد. بنابراین اندازهگیری آن در گونههای مختلف به ویژه پسابهای صنعتی همواره مورد توجه پژوهشگران بوده و تاکنون مقالات متعددی در این زمینه در مجلات مختلف علمی ارائه شده است.
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 آسکوربیک اسید 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. در محدوده زمانی 8- 5/0 دقیقه و دمای محیط، حد تشخیص ppm 013/0 بوده است و منحنی کالیبراسیون در محدوده ppm (3- 05/0) از غلظت کروم خطی است.
پایان نامه اندازه گیری یون کروم (III) به روش سینتیکی اسپکتروفوتومتری در پساب رنگی
چکیده
فصل اول : کروم
مقدمه ......................................... 2
1-1- تعریف چرم................................. 4
1-2- لزوم پوست پیرایی ......................... 4
1-3- پوست پیرایی با نمکهای کروم (دباغی کرومی) . 5
1-4- تاریخچه پوست پیرایی با نمکهای کروم (III) ... 5
1-5- معادله واکنش با گاز گوگرد دی اکسید........ 6
1-6- شیمی نمکهای کروم (III) ..................... 6
1-7- شیمی پوست پیرایی با نمکهای کروم (III)....... 7
1-8- عامل های بازدارنده (کند کننده)............ 8
1-9- مفهوم قدرت بازی........................... 8
1-10- نقش عاملهای کندکننده در پوست پیرایی با نمکهای کروم (III) 9
1-11- عاملهای مؤثر بر پوست پیرایی کرومی........ 10
1-12- رنگآمیزی چرم............................. 10
1-13- نظریه تثبیت رنگینهها..................... 11
1-14- صنعت چرم سازی و آلودگی محیط زیست......... 11
1-15- منبعها و منشأهای پساب کارخانههای چرم سازی 12
فصل دوم : اسپکتروفوتومتری
2-1- اساس اسپکتروفوتومتری جذبی................. 14
2-2- جذب تابش.................................. 15
2-3- تکنیکها و ابزار برای اندازهگیری جذب تابش ماوراء بنفش و مرئی 15
2-4- جنبههای کمی اندازهگیریهای جذبی............ 16
2-5- قانون بیر- لامبرت (Beer - Lamberts Law)......... 17
2-6- اجزاء دستگاهها برای اندازهگیری جذبی....... 21
فصل سوم : کاربرد روشهای سینتیکی در اندازهگیری
3-1- مقدمه..................................... 23
3-2- طبقهبندی روشهای سینتیکی................... 25
3-3- روشهای علمی مطالعه سینتیک واکنشهای شیمیایی 27
3-4- غلظت و سرعت واکنشهای شیمیایی ............. 28
3-5- تاثیر قدرت یونی........................... 28
3-6- تاثیر دما................................. 29
3-7- باز دارندهها.............................. 30
3-8- روشهای سینتیکی............................ 30
3-8-1- روشهای دیفرانسیلی....................... 31
3-8-1-1- روش سرعت اولیه........................ 31
3-8-1-2- روش زمان ثابت ........................ 33
3-8-1-3- روش زمان متغیر........................ 34
3-8-2- روشهای انتگرالی......................... 35
3-8-2-1- روش تانژانت .......................... 36
3-8-2-2- روش زمان ثابت......................... 36
3-8-2-3- روش زمان متغیر........................ 37
3-9- صحت دقت و حساسیت روشهای سینتیکی........... 38
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- اثر قدرت یونی ............................ 45
4-8- اثر زمان.................................. 47
4-9- شرایط بهینه............................... 49
4-10- روش پیشنهادی برای اندازه گیری کروم....... 49
4-11- منحنی کالیبراسیون........................ 50
4-12- حد تشخیص................................. 53
فصل پنجم: بحث و نتیجهگیری
5-1- مقدمه..................................... 55
5-2 – بهینه نمودن شرایط........................ 56
5-3- منحنی کالیبراسیون......................... 56
منابع ومآخذ.................................... 57
فهرست جداول
فهرست نمودارها
فهرست اشکال
==========================
چکیده :
روشهای سینتیکی- اسپکترفوتومتری از جمله روشهای تجزیه 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 آسکوربیک اسید 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. در محدوده زمانی 8- 5/0 دقیقه و دمای محیط، حد تشخیص ppm 013/0 بوده است و منحنی کالیبراسیون در محدوده ppm (3- 05/0) از غلظت کروم خطی است.
فصل اول
کروم
مقدمه :
کرم اولین نوع فلز سنگین در پساب است.
یونهای کروم (III) و کروم (VI) برای محیط زیست و هستی بشر مضر هستند.
بر طبق استاندارد موجود مقدار کروم باقیمانده در پساب باید mg/l 5/1 باشد. در کنار شکل ساده یونهای کروم (III) و کروم (VI)، کمپلکس هماهنگ کروم (III)یا کروم (VI)، با پیوندهای ملکولی آلی و غیرآلی وجود دارد.
به طور مثال کمپلکس کروم در رنگها به طور کامل در صنعت نساجی از طریق واکنش شیمیایی بین Cr2O3 و یک نوع از ترکیبات آزو آلی استفاده میشود. ساختار هماهنگ کمپلکس کروم قبل از تخریب بسیار پایدار و سخت است. این دسته از ترکیبهای کروم حد بالایی ازغلظت کروم را در پسابهای صنعتی ایجادمینمایند.
اگر کروم موجود در پساب مستقیماً در محیط آزاد شود به صورت یک عامل واکنش دهنده در محیط عمل نموده و از فعالیت باکتریها به صورت آشکار جلوگیری میکند. بنابراین بازده عملیات موجودات بسیار کم میشود. بنابراین سمیت کروم بسیار زیاد میباشد. بنابراین اندازهگیری آن در گونههای مختلف به ویژه پسابهای صنعتی همواره مورد توجه پژوهشگران بوده و تاکنون مقالات متعددی در این زمینه در مجلات مختلف علمی ارائه شده است.
رسوب دادن شکل مؤثری از فرآیند برداشتن یون کمپلکس کروم است اما قابل اجرا نمیباشد، با استفاده از روشهای مبادله یون میتوان به طور مؤثرغلطت یون کروم را کاهش داد ولی این کار خیلی عملی نیست. از مهمترین عیبهای این روش بالا بودن هزینه تولید مواده مبادله کننده یونی و بهرهبرداری آن است به علاوه در تعویض یون تنها میتوان از محدوده کمی از درجه pH استفاده کرد.
جذب روشی شناخته شده و مؤثر برای انتقال فلز آلوده کننده سنگین میباشد، اما ظرفیت جذب باید با جاذب شیمیایی مناسب تقویت و یا تغییر داده شود.
...
فصل دوم
اسپکتروفوتومتری
2-1- 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.
...
مقاله بررسی اثر پیش کاهش کاتالیزور بروی هیدروژاناسیون ایزوبوتان بر کروم و آلومینیوم در 21 صفحه ورد قابل ویرایش
اثر پیش کاهش کاتالیزور بر دی هیدروژناسیون ایزوبوتان بر کروم / آلومینیوم
اثر پیش کاهش مونوکسید کربن و هیدروژن بر فعالیت اولیه و غیرفعال کردن آلومینیوم/ کروم در روند دی هیدروژناسیون ایزوبوتان بررسی شد، ارزیابی ها در 58 درجه در یک واکنشگر با سطح ثابت شده انجام شده و با پخش در محل x اشعه مادون قرمز اسپکتروسکوپی انتقال (DRIFTS) Fourier با اسپکترومتری انبوه ترکیب شد. پیش کاهش با هیدروژن فعالیت دی هیدروژناسیون را در مقایسه با یک کاتالیزور با ایزو بوتان کاهش یافته، کم کرده و پیش کاهش توسط مونوکسید کربن فعالیت شکاف گذاری را افزایش داد کاتالیزور با زمان در جریان و به دلیل شکل گیری رسوبات حاوی کربن غیرفعال شد. کربوکسیلاتها و آلیفاتیک و گونه های هیدروکربن خوشبو/ غیراشباع شده اثرات مشاهده شده عمدتاً به گروههای هیدروکسیل شکل گرفته در طول پیش کاهش هیدروژن و برای کربنات و شکل دادن گونه ها در طول کربن پیش کاهش مونوکسید نسبت داده شد. به علاوه سطح مونوکسید پیش کاهش یافته کربن احتمالاً تعداد بیشتری از محلهای کرومیم فعال انتخاب شده برای دی هیدروژناسیون را شامل می شد.
مقدمه
کرومیوم حمایت شده در آلومینیوم یک کاتالیزور فعال در دی هیدروژناسیون آلکانهای سبک در آلکن ها است. آلومینیوم/ کروم اکسید شده عمدتاً کرومیوم Cr6+ , Cr3+ و در مقادیر کم Cr5+ را شامل میشود. مقادیر نسبی و ساختارهای Cr3+ و اکسیدهای Cr6+ به مقدار کرومیوم کاتالیزور بستگی دارد. در بارهای کرومیوم کم زیر حدود %4-8wt) 5atcm2 بسته به سطح محل کاتالیزور)، Cr6+ غالب شده و مونو و پلی کرومات ها را شکل میدهد. با مقدار فزاینده کرومیم، مقدار Cr6- ثابت میشود. در حالیکه مقدار Cr3+ اضافه میشود. مرحله اکسید Cr3+ ابتدا نامنظم است، کریستال Cr2O3 شناسایی شده، مثلاً پخش اشعه ایکس بالای حدود 10-8 است. در شرایط هیدروژناسیون، وضعیت اکسیداسیون بالا و گونه های کرومیوم توسط آلکان با آزادسازی اکسید کربن و آب کاهش یافته است. سپس محصولات دی هیدروژناسیون شکل می گیرند.
یونهای مرتبط اشباع نشده و شکل گرفته در کاهش یا موجود در کاتالیزور اکسید شده به طور کل به عنوان محل های فعال در هیدروژناسیون بررسی شده اند. دوره اولیه احتراق غیرانتخابی را میتوان توسط پیش کاهش کاتالیزور مثلاً با هیدروژن یا مونوکسید کربن جلوگیری کرد. اما این گازها بر فعالیت دی هیدروژناسیون در مقایسه با کاهش با تغذیه آلکان اثرگذار هستند.
پیش کاهش با هیدروژن کاهش دهنده فعالیت دی هیدروژناسیون و پیش کاهش توسط مونوکسید کربن افزایش دهنده واکنش های فرعی است. مثل شکاف پیدا کردن و شکل گیری کک در طول دی هیدروژناسیون است. این اثرات توسط شکل گیری گونه های سطح جذب شده متفاوت یا وضعیتهای اکسیداسیون کرومیوم در طول کاهش با گازهای مختلف دیده شده است. قبلاً ما با اسپکتروسکوپی انتقال fouried اشعه قرمز و انعکاس پخش در محل (DRIFTS)، خصوصیت گونه های سطح شکل گرفته در طول کاهش کرومیوم آلومینیوم توسط مونوکسید کربن، هیدروژن، پروپان، ایزوبوتان را بررسی کردیم- گروههای هیدروکسیل در کاهش توسط هیدروژن یا آلکان ها شکل گرفتند و گونه های کربن حاوی اکسیژن در کاهش توسط مونوکسید کربن یا آلکانها شکل گرفتند- هدف این مطالعه ارزیابی اثر این گونه ها بر فعالیت اولیه کرومیم/ آلومینیوم در دی هیدروژناسیون ایزوبوتان است. هدف دیگر این مطالعه تعیین اثر پیش تولید مونوکسید کربن بر غیرفعال کردن آلومینیوم/ کرومیوم بود. کربن حاوی رسوبات در طول دی هیدروژناسیون شکل گرفته که کاهش دهنده فعالیت کاتالیزوری و بازتولید دوره ای ضروری کاتالیزور است- قبلاً ما انحلال کک در کاتالیزورهای آلومینیوم/ کرومیوم با هیدروژن پیش تولید شده پروپان و دی هیدروژناسیون ایزوبوتان در محل DRIFT و اسپکتروسکوپی های Raman را بررسی کردیم- این 2 روش مکمل اطلاعاتی را در مورد انواع گوناگون رسوبات کربن به دست میدهد- اسپکتروسکوپی دارای اشعه مادون قرمز را میتوان برای پیگیری در شکل گیری گوشه های هیدروکربن معطر و آلیفاتیک و رسوبات اکسیژن (مثل کربنات ها و کربوکسیلات ها) و نمونه های اکسید به کار برد. ارزیابی های اسپکتروسکوپی شاید نشان دهنده گونه های هیدروکربن معطر و رسوبات مشابه گرافیت باشد. ارزیابی های DRIFT ما نشان داد که بر آلومینیوم / کرومیوم ابتدا کربوکسیلاتها و رسوبات هیدروکربن و سپس با افزایش زمان بر جریان گونه های معطر/ اشباع شده شکل گرفتند. به علاوه، ارزیابی های اسپکتروسکوپیک شکل گیری رسوبات مشابه گرافیت در زمان طولانی تر در جریان را نشان داد. پیش کاهش هیدروژن، کاهش دهنده نسبت رسوب کک بوده اما بر خصوصیت رسوبات اثری
نتایج:
ارزیابیهای فعالیت دیهیدروژناسیون ایزوبوتان فعالیت دیهیدروژناسیون کاتالیزور 5/13 در یک واکنشگر بستر ثابت شده پس از کلسیناسیون و پس از پیش کاهش توسط هیدروژن یا مونوکسید کربن ارزیابی شدند این نمونه برای آزمایش نزدیکتر انتخاب شده بود چون بالترین مقدار کرومیم را داشته و بنابراین مشارکت توسط حمایت آلومینیوم کمترین بود.
کاهش کاتالیزور توسط ایزوبوتان اکسیدهای کربن آزاد کرده و هیدروژن آب را آزاد کرده و توسط مونوکسیدکربن به دیاکسید کربن آزاد شد. کاهش سریع بود. محصولات و کاهش گازی برای کمتر از 1 دقیقه در جریان شناسایی شدند. همانطور که قبلاً بررسی شده بود، هیچ آبی از ایزوبوتان آزاد نشد، اگر چه شکلگیری آن را انتظار داشتیم و مقدار هیدروژن کمتر از مقدار پیشبینی شده براساس مقدار ارزیابی شده Cr6+ قابل کاهش در کاتالیزور بود. برآورد شده بود که حدود 50-30% از مقدار تئوری آب شکل گرفته از هیدروژن در کاتالیزور باقی بماند. حفظ هیدروژن یا گونههای حاوی کربن از پیش کاهش گازها توسط باز تولید نمونهها توسط هوا مستقیماً پس از پیش کاهش تائید شدند آب از کاتالیزور پیشکاهش یافته هیدروژن آزاد شده و دیاکسید کربن از مورد مونوکسید پیشکاهش یافته آزاد شد.
وضعیت متوسط اکسیداسیون (aos) از کرومیوم کاهش یافته براساس مقدار Cr6+ در کاتالیزور جدید و مقادیر ارزیابی شده محصولات کاهش گازی ارزیابی شدند.
در محاسبه فرض شد که 50% از آب شکل گرفته در پیش کاهش توسط هیدروژن در کاتالیزور باقی بماند- aos در نزدیکی به +3 پس از کاهش توسط ایزوبوتان، هیدروژن، یا مونوکسید کربن محاسبه شد. هیچ تفاوت واضحی میان سه گاز دیده نشد. این بر طبق ارزیابیهای جداگانه xps است: که نشان داد (r3+) عمدتاً پس از کاهشها موجود بوده و نیز با نتایج دیگران مرتبط است.
تصویر 1 نشاندهنده تبدیل ایزوبوتان و انتخاب کرده آن در ایزوبوتان به دست آمده باکاتالیزور 13.5 پس از پیش آزمایشاتمتفاوت است. نتایج ارائه شده از 1 دقیقه در جریان شروع میشوند چون قبل از این اکسیدهای کربن در کاتالیزورهای کلسین شده به دلیل کاهش وسط تغذیه ایزوبوتان شکل گرفتند. محصول اصلی در کاتالیزورهای کاهش یافته ایزوبوتان بود. شکاف هیدروکربنهای C4 به هیدروکربنهای C1-C3 به عنوان واکنش فرعی شکل گرفت. محصولات ایزوبوتان و هیدروکربنهای C1-C3 در تصویر 2 ارائه شدهاند.