2-1-2-2-2-2-3- مواد رنگزاي آزوئيک………………………………………..17
2-1-2-2-2-2-4- مواد رنگزاي اينگرين…………………………………………..17
2-1-2-2-2-2-5- مواد رنگزاي اکسيداسيون………………………………………..17
2-1-2-2-2-2-6- مواد رنگزاي راکتيو……………………………………………….18
2-1-2-2-2-2-7- مواد رنگزاي کرومي (مواد رنگزاي دندانه‌اي)……………………..18
2-1-2-2-2-2-8- پيگمنت ها……………………………………………………….19
2-1-3- انواع روش‌هاي حذف مواد از آب………………………………….20
2-1-3-1- روش شيميايي…………………………………………………………..20
2-1-3-2- روش فيزيکي……………………………………………………………………..21
2-1-3-3- روش بيولوژيکي…………………………………………………………21
2-1-3-4- انواع روش‌هاي حذف رنگ از پساب………………………………………..21
2-1-3-4-1- روش بيولوژيکي…………………………………………………………………21
2-1-3-4-2- روش‌هاي شيميايي…………………………………………………….22
2-1-3-4-2-1- روش الکتروشيميايي…………………………………………………22
2-1-3-4-2-2- روش انعقاد و لخته سازي……………………………………………..22
2-1-3-4-2-3- روش اکسيداسيون…………………………………………………..22
2-1-3-4-2-3-1- اکسيداسيون با ازن……………………………………………………22
2-1-3-4-2-3-2- استفاده از فرآيندهاي فوتوليز و التراسونوليز…………………22
2-1-3-4-2-3-3- اکسيداسيون با فرآيندهاي فوتوفنتون………………………………..23
2-1-3-4-2-4- روش تصفيه الکتروکواگولاسيون…………………………………23
2-1-3-4-3- روش‌هاي فيزيکي………………………………………………………..23
2-1-3-4-3-1- جذب سطحي…………………………………………………………..23
2-1-3-4-3-2- تئوري جذب سطحي………………………………………………….24
2-1-3-4-3-3- عوامل مؤثر برجذب سطحي………………………………………………..24
2-1-3-4-3-3-1- اختلاط………………………………………………………………..24
2-1-3-4-3-3-2- خواص و نوع جاذب……………………………………………….24
2-1-3-4-3-3-3- اندازه ذرات جذب‌شونده…………………………………………..25
2-1-3-4-3-3-4- PH ………………………………………………………………………25
2-1-3-4-3-3-5- وزن مولکولي…………………………………………………………25
2-1-3-4-3-3-6- دما…………………………………………………………….25
2-1-3-4-3-3-7- نيروهاي کنترل‌کننده جذب سطحي………………………………26
2-1-3-4-3-4- حذف رنگ با استفاده از کربن فعال………………………………….27
2-1-3-4-3-5- حذف رنگ توسط جاذب کيتوسان…………………………….27
2-1-4-نانو جاذب……………………………………………………………….27
2-1-4-1- ويژگي يک جاذب مطلوب………………………………………………….28
2-1-5-کامپوزيت……………………………………………………………………..28
2-1-6-نانوکامپوزيت…………………………………………………………..28
2-1-6-1- طبقه‌بندي نانو کامپوزيت‌ها………………………………………..28
2-1-6-1-1- نانو کامپوزيت‌هاي پايه پليمري…………………………………..29
2-1-6-1-2- نانو کامپوزيت‌هاي پايه سراميکي………………………………………………29
2-1-6-1-3- نانو کامپوزيت‌هاي پايه فلزي…………………………………………..30
2-1-7- نانولوله‌هاي کربني………………………………………………………………….30
2-1-7-1- انواع نانولوله هاي کربني…………………………………………………..33
2-1-7-1-1- نانولوله کربني تک جداره………………………………………………….33
2-1-7-1-2- نانولوله کربني چند جداره………………………………………………35
2-1-7-1-3- فولرايت……………………………………………………..36
2-1-7-1-4- متخلخل يا حلقه‌اي (Nano Torus)……………………………36
2-1-7-1-5- ساختارهاي غير ايده آل…………………………………………36
2-1-7-2- خواص نانولوله‌ها…………………………………….37
2-1-7-2-1- واکنش‌پذيري شيميايي……………………………………………………………37
2-1-7-2-2- استحکام ومقاومت…………………………………………………………….37
2-1-7-2-3- خواص حرکتي……………………………………………………….39
2-1-7-2-4- خواص الکتريکي…………………………………………………………39
2-1-7-2-5- خواص حرارتي………………………………………………………………….40
2-1-7-2-6- تأثير نقايص بر خواص……………………………………………………………..40
2-1-7-2-7- رفتار الاستيکي نانولوله………………………………………………………………41
2-1-7-3- روش‌هاي ساخت…………………………………………………………………………..42
2-1-7-3-1- مکانيزم رشد………………………………………………………………43
2-1-7-3-2- روش قوس الکتريکي………………………………………………….44
2-1-7-3-3- تبخير ليزري…………………………………………………………………45
2-1-7-3-4- رسوب بخار شيميايي(CVD)………………………………………….46
2-1-7-3-5- سايش از طريق آسياب گلوله‌اي…………………………………..48
2-1-7-4- خالص‌سازي نانولوله هاي کربني…………………………………………..49

2-1-8- پلي آنيلين…………………………………………………………………………….51
2-1-8-1- معايب پلي آنيلين………………………………………………………..52
2-1-8-2- تحقيقات انجام‌شده با کامپوزيت‌هاي بر پايه پلي آنيلين………………………52
2-1-8-3- مقايسه پذيري روش‌ها……………………………………………….52
فصل سوم: روش تحقيق
3-1- خلاصه……………………………………………………………………………..54
3-2- مواد موردنياز و تهيه محلول‌ها…………………………………………………. 54
3-2-1- مواد موردنياز……………………………………………………………………54
3-2-2- تهيه محلول‌ها…………………………………………………………………..55
3-2-2-1- سديم هيدروکسيد 1 مولار (جهت تنظيم PH)…………………………………55
3-2-2-2- هيدروکلريک اسيد 1 مولار (جهت تنظيم PH)……………………………………….55
3-2-2-3- تهيه 100 ميلي‌ليتر محلول سولفوريک اسيد 1 مولار……………………………….56
3-3- ابزارها ودستگاه ها………………………………………………………56
-4- روش کار……………………………………………………………………………………….56
3-4-1- تهيه نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT ……………………………………………57
3-4-2- تهيه محلول استاندارد رنگزاي آبي مستقيم 199………………………………….57
3-4-3- تعيين طول‌موج ماکزيمم…………………………………………………………………….57
3-4-4- مرحله جذب سطحي………………………………………………………….57
3-4-5- شناسايي و تأييد نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT …………………………58
3-4-5-1- ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM)………………………………………58
3-4-5-2- طيف‌سنجي مادون‌قرمز تبديل فوريه (FT-IR)……………………………..58
3-5- بهينه‌سازي پارامترهاي مختلف مؤثر بر حذف رنگ…………………………..59
3-5-1- بررسي اثر PH…………………………………………………………….59
3-5-2- بررسي مقدار بهينه نانو جاذب……………………………………………………..59
3-5-3- بررسي اثر زمان تماس در دماهاي مختلف…………………………………………….60
3-5-4- بررسي اثر غلظت در دماهاي مختلف…………………………………………..60
3-6- تعيين منحني کاليبراسيون……………………………………………………61
3-7- ايزوترم جذب………………………………………………………………………….61
3-8- سينتيک جذب……………………………………………………………….62
3-9- ترموديناميک………………………………………………………….62
فصل چهارم: تجزيه‌وتحليل داده‌ها
4-1- نتايج حاصل از بهينه‌سازي پارامترهاي مؤثر بر حذف رنگزاي آبي مستقيم 199 توسط نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT………………………………………………………….64
4-1-1- بررسي اثر PH…………………………………………………………………64
4-1-2- بررسي مقدار نانو جاذب……………………………………………………….64
4-1-3- بررسي اثر زمان تماس در دماهاي مختلف…………………………………….65
4-1-4- بررسي اثر غلظت در زمان‌هاي مختلف…………………………………..66
4-2- منحني کاليبراسيون………………………………………………………………..68
4-3- داده‌هاي مربوط به‌رسم منحني ايزوترم جذب رنگزاي آبي مستقيم 199……………….69
4-4- داده‌هاي مربوط به‌رسم منحني سينتيک جذب………………………………….69
4-5- داده‌هاي مربوط به‌رسم منحني ترموديناميکي………………………………70
فصل پنجم: بحث، نتيجه‌گيري و پيشنهاد‌هات
5-1- بررسي مورفولوژي سطح MWCNT………………………………..72
5-2- طيف‌سنجي مادون‌قرمز تبديل فوريه (FT-IR) …………………………72
5-3- بهينه‌سازي پارامترهاي مؤثر بر حذف رنگزاي آبي مستقيم 199………………………..73
5-3-1- تعيين PH بهينه………………………………………………………………………..73

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

5-3-2- تأثير مقدار نانو جاذب……………………………………………….74
5-3-3- تأثير زمان تماس بر حذف رنگزا………………………………………………..75
5-4- رسم منحني کاليبراسيون و تعيين محدوده خطي……………………………….76
5-5- ايزوترم هاي جذب………………………………………………………………76
5-5-1- ايزوترم جذب لانگموير………………………………………………………..76
5-5-1-1- روش اول: بررسي ايزوترم جذب لانگموير جهت حذف رنگزاي آبي مستقيم 199 …………78
5-5-1-2- روش دوم: بررسي ايزوترم جذب لانگموير جهت حذف رنگزاي آبي مستقيم 199………….79
5-5-1-3- روش سوم: بررسي ايزوترم جذب لانگموير جهت حذف رنگزاي آبي مستقيم 199…………80
5-5-1-4- روش چهارم: بررسي ايزوترم جذب لانگموير جهت حذف رنگزاي آبي مستقيم 199………81
5-5-2- ايزوترم جذب فرندليش………………………………………………………..82
5-6- سينتيک جذب
5-7- بررسي ترموديناميکي…………………………………………………………….86
5-8- بحث و نتيجه‌گيري………………………………………………………………….88
5-9- پيشنهادات…………………………………………………………………….88
منابع و مأخذ…………………………………………………………………90
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 2-1- رابطه بين رنگ جذب‌شده و رنگي که ديده مي‌شود…………………………..8
جدول 3-1 مشخصات MWCNT ……………………………………………….54
جدول 3-2 مشخصات رنگزاي آبي مستقيم 199 ……………………………………….55
جدول 4-1 نتـايج حاصـل از بررسـي اثـر PH بر حذف رنگــزا براي نانو کامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT……………………………………………….64
جدول 4-2 نتايج حاصل از بررسي اثر مقدار نانو جاذب پلي آنيلين/ MWCNT در حذف رنگزا………65
جدول4-3 نتايج حاصل از بررسي اثر زمان تماس نانوجاذب پلي آنيلين/MWCNT در دماي c?25………………………………………………….65
جدول 4-4 نتايج حاصل از بررسي اثر زمان تماس نانوجاذب پلي آنيلين/MWCNT در دماي c?35………………………………………………………………………………………66
جدول 4-5 نتايج حاصل از بررسي اثر زمان تماس نانوجاذب پلي آنيلين/MWCNT در دماي c?45…………………………………………………………………………………………..66
جدول 4-6 نتايج حاصل از بررسي اثر غلظت در زمان 90 دقيقه، PH=5 و مقدار جاذب 1/0 گرم براي نانوجاذب پلي آنيلين/MWCNT در دماي c?25 …………………………….67
جدول 4-7 نتايج حاصل از بررسي اثر غلظت در زمان 90 دقيقه، PH=5 و مقدار جاذب 1/0 گرم براي نانوجاذب پلي آنيلين/MWCNT در دماي c?35 ………………………………….67
جدول 4-8 نتايج حاصل از بررسي اثر غلظت در زمان 90 دقيقه، PH=5 و مقدار جاذب 1/0 گرم براي نانوجاذب پلي آنيلين/MWCNT در دماي c?45 ……………………………..68
جدول 4-9 نتايج حاصل از بررسي گستره خطي مربوط به رنگزاي آبي مستقيم 199 ………………………..68
جدول 4-10 نتايج به‌دست‌آمده جهت رسم منحني ايزوترم رنگزاي آبي مستقيم 199 ……………………….69
جدول 4-11 نتايج به‌دست‌آمده براي رسم منحني سينتيک جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 ……………….69
جدول 4-12 نتايج به‌دست‌آمده براي رسم منحني ترموديناميکي رنگزاي آبي مستقيم 199 …………………70
جدول 5-1 پارامترهاي مختلف ايزوترم جذب لانگموير براي جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 بر روي نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT با استفاده از رابطه 5-2 ………………………………………………………..78
جدول 5-2 پارامترهاي مختلف ايزوترم جذب لانگموير براي جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 بر روي نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT با استفاده از رابطه 5-3 ……………79
جدول 5-3 پارامترهاي مختلف ايزوترم جذب لانگموير براي جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 بر روي نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT با استفاده از رابطه 5-4 …………….80
جدول 5-4 پارامترهاي مختلف ايزوترم جذب لانگموير براي جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 بر روي نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT با استفاده از رابطه 5-5 ………………………….81
جدول 5-5 پارامترهاي مختلف ايزوترم جذب فرندليش براي جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 بر روي نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT ……………………………………………………83
جدول 5-6 مقادير پارامترهاي سينيتيکي جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 با استفاده از نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT بر اساس مدل شبه درجه اول و شبه درجه دوم………………………………………………….84
جدول 5-7 مقادير پارامترهاي مختلف ترموديناميکي جهت جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 بر روي نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT …………………………………..87
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار 5-1 تأثير PH برجذب رنگزاي آبي مستقيم 199 با استفاده از نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT…………………………………………………………………….73
نمودار 5-2 تأثير مقدار جاذب بر روي حذف ماده رنگزاي آبي مستقيم 199 با استفاده از نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT……………………………………………………………..74
نمودار 5-3 نمودار تأثير زمان تماس بر ميزان حذف ماده رنگزاي آبي مستقيم 199 با استفاده از نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT………………………………………………75
نمودار 5-4 نمودار منحني کاليبراسيون رنگزاي آبي مستقيم 199……………………………………………………..76
نمودار 5-5 ايزوترم جذب لانگموير براي جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 بر روي نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT……………………………………………………………………………….78
نمودار 5-6 ايزوترم جذب لانگموير براي جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 بر روي نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT…………………………………………………………………….79
نمودار 5-7 ايزوترم جذب لانگموير براي جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 بر روي نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT………………………………………………………………………80
نمودار 5-8 ايزوترم جذب لانگموير براي جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 بر روي نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT…………………………………………………………………………….81
نمودار 5-9 ايزوترم جذب فرندليش براي جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 بر روي نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT ………………………………………………………………….83
نمودار 5-10 منحني سينتيکي جذب بر اساس مدل شبه درجه اول براي جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 بر روي نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT…………………………………85
نمودار 5-11 منحني سينتيکي جذب بر اساس مدل شبه درجه دوم براي جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 بر روي نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT……………………………………………85
نمودار 5-12 منحني ترموديناميکي براي جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 بر روي نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT…………………………………………..87
فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
شکل 2-1 ساختار کلي يک ماده رنگزاي آزو ………………………………10
شکل 2-2 ساختار آنتراکينون ……………………………………………………………..11
شکل 2-3 ساختار کلي يک ماده رنگزاي اينديگو …………………………………12
شکل 2-4 ساختار شيميايي دو رنگ‌دانه اسيدي ……………………………………………13
شکل 2-5 ساختار شيميايي رنگينه C.I. Direct red 80 ………………………..14
شکل 2-6 ساختار شيميايي رنگينه C.I. Basic blue 3 ……………………………..15
شکل 2-7 ساختار شيميايي رنگينه C.I. Disperse blue 56 ……………………………….15
شکل 2-8 ساختار شيميايي رنگينه C.I. Disperse red 1 ………………………………16
شکل 2-9 واکنش احيا و اکسيداسيون در رنگينه هاي خمي ………………………..17
شکل 2-10 ساختار شيميايي رنگينه C.I. Reactive orange 16 …………………..18
شکل 2-11ساختار شيميايي يک رنگينه کرومي ……………………………………..19
شکل 2-12 گرافيت ………………………………………………………………….31
شکل 2-13 الماس……………………………………………………………………31
شکل 2-14 لانسديلايت…………………………………………………….31
شکل 2-15پديده کنگره‌اي شدن (تبديل ساختارهاي پنج‌ضلعي و هفت‌ضلعي) تحت بارهاي محوري…..35
شکل 2-16 سطح مقطع دسته نانولوله‌ها……………………………………………35
شکل 2-17 توليد ناخواسته اتصالات T شکل، Y شکل و يک چهارراهي………………37
شکل 2-18 درپوش نانولوله در زواياي مختلف…………………………………….38
شکل 2-19 واکنش نانولوله تک جداره تحت انواع بارمحوري فشاري………………….39
شکل 2-20 يک ترانزيستور نانولوله‌اي……………………………………………40
شکل 2-21 نماي شماتيک از روش تخليه قوس الکتريکي…………………….45
شکل 2-22 مکانيسم تشکيل نانولوله کربني……………………………………………….46
شکل 2-23 تبخير ليزري يک هدف گرافيتي……………………………………………48
شکل 2-24 ساختار پلي آنيلين ………………………………………………………………51
شکل 3-1 ساختار شيميايي رنگزاي مستقيم آبي 199 ……………………………………..55
شکل 3-2 ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) ………………………………….58
شکل 3-3 طيف‌سنجي مادون‌قرمز تبديل فوريه (FT-IR) ………………………………58
شکل 5-1- تصوير ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) از MWCNT………….72
شکل 5-2 طيف FT-IR براي پلي آنيلين ……………………………………….72
چکيده
در اين مطالعه، کاربرد نانولوله کربني پوشش داده‌شده با پلي آنيلين براي حذف سريع رنگزاي آبي مستقيم 199 از محلول‌هاي آبي موردمطالعه قرار گرفت. تأثير متغيرهاي مؤثر بر فرآيند رنگ‌بري نظير مقدار جاذب، غلظت رنگزا، PH محلول و زمان تماس بررسي شد.
نانولوله کربني تهيه و نشاندن پليمر آنيلين بر روي آن توسط تکنيک‌هاي SEM و FT-IR تأييد شدند. ايزوترم حالت تعادل با مدل‌هاي جذب لانگموير و فرندليش بررسي گرديد. نتايج نشان داد که رنگزاي آبي مستقيم 199 از ايزوترم لانگموير تبعيت مي‌کند. مدل شبه مرتبه اول و دوم براي بررسي سينتيک داده‌ها استفاده شد. فرآيند جذب رنگزاي آبي مستقيم 199 از معادلة سينتيکي شبه مرتبه دوم تبعيت مي‌کند که نشان مي‌دهد فرآيند بوسيله جذب فيزيکي قابل‌کنترل است. در اين تحقيق مشخص شد که واکنش خود به خودي است. نتايج نشان مي‌دهد که نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT مي‌تواند به‌عنوان يک جاذب کارآمد براي حذف رنگزاي آبي مستقيم 199 از محلول‌هاي آبي مورداستفاده قرار گيرد.
کلمات کليدي: نانوکامپوزيت، MWCNT، پلي آنيلين، رنگزاي آبي مستقيم 199، جذب سطحي، ايزوترم جذب
فصل اول
کليات تحقيق
1-1- مقدمه
آب حياتي‌ترين ماده ايست که انسان به آن نيازدارد، لذا کيفيت آن‌يکي از دغدغه‌هاي هميشگي بشر بوده است. به‌رغم منابع بالقوه عظيم موجود، در بسياري از بخش‌هاي جهان آب خالص براي برآوردن نيازهاي آدمي ناکافي مي‌باشد. اين وضع تا حدي به سبب تغيير الگوهاي مصرف و نيز پيشرفت‌هاي صنعتي و کشاورزي و رشد جمعيت جهان مي‌باشد. به‌رغم اينکه تقريباً سه‌چهارم سطح زمين را آب تشکيل مي‌دهد، ولي اکثر اين آب‌ها به دلايل مختلف قابل‌استفاده نيستند و تنها بخش کوچکي از آن کاربرد دارد [8]. امروزه صنعت نساجي در جهان و در کشور ما به‌شدت گسترش‌يافته است و با مصرف هزاران نوع مواد شيميايي رنگزا، حدود ده هزار رنگ مختلف با توليد جهاني ساليانه بيش از 700 هزار تن رنگ توليد مي‌کنند. ازاين‌رو مقدار حدود 10%-5% از طريق پساب صنعت نساجي و رنگرزي وارد محيط‌زيست مي‌گردد[112،93]. رنگزاها و پيگمان هاي شيميايي و طبيعي زيادي نظير رنگزاي مستقيم به‌منظور رنگرزي در صنايع نساجي مورداستفاده قرار مي‌گيرند [89]. رنگزاهاي مستقيم داراي گروه سولفونات در ساختار خود بوده و جزء رنگزاهاي آنيونيک محسوب مي‌شوند. از اين رنگزا عموماً براي رنگرزي کالاهاي سلولزي استفاده مي‌شود [3]. در کنار توسعه صنعت رنگرزي، حجم بالايي از فاضلاب حاوي رنگ نيز توليد مي‌گردد [65]. تخليه پساب‌هاي تصفيه نشده و يا با تصفيه ناکافي حاوي مواد رنگزا مي‌تواند باعث اختلالاتي در محيط‌زيست شود. اين رنگ‌ها عموماً با فيبرهاي نساجي نظير کتان پيوند کووالانسي برقرار مي‌کنند و به دليل قابليت تجزيه‌پذيري کم و استفاده گسترده از آن‌ها، سبب تأثيراتي بر فرآيندهاي متداول تصفيه پساب صنايع نساجي در چند دهة اخير شده است[114،50]. امروزه تخليه پساب اين صنايع به آب‌هاي طبيعي باعث مشکلات جدي شده است. اين ترکيبات رنگي براي زندگي آبزيان سمي بوده و باعث تخريب محيط‌زيست مي‌گردند و در سال‌هاي اخير قوانين مرتبط با آلاينده‌هاي رنگي در سراسر دنيا روزبه‌روز سخت‌گيرانه‌تر شده‌اند[97،89،59].حضور آلاينده‌هاي رنگي حتي در مقادير کمتر از يک ميلي‌گرم در ليتر ازنظر ظاهري مهم و قابل‌رؤيت مي‌باشند[72]. کنترل آلودگي پساب‌هاي صنعتي در سال‌هاي اخير بيشتر موردتوجه عمومي و سازمان‌هاي طرفدار محيط‌زيست قرارگرفته است.
1-2- بيان مسئله
در طول ساليان دراز آلودگي آب يکي از مسائل مهمي است که موردتوجه محققين قرارگرفته است. روش‌هاي متنوعي جهت حذف آلودگي آن، بکار رفته است. رنگزا اولين آلاينده شناخته‌شده در پساب‌ها است. اين مواد به دليل دارا بودن ترکيبات پيچيده آلي، در برابر نور، شستشو و حملات ميکروبي مقاوم هستند. به همين دليل، به‌راحتي قابل‌تجزيه نيستند. پساب‌هاي رنگرزي صنايع نساجي، يکي از بزرگ‌ترين منابع آلودگي هستند که اثرات مخربي را به محيط‌زيست وارد مي‌کنند، لذا تصفيه و حذف رنگ‌زاهاي موجود در پساب‌هاي حاصل از فعاليت‌هاي صنايع نساجي حائز اهميت فراوان است. در طول سال‌هاي گذشته روش‌هاي متنوعي جهت حذف مواد رنگزا از آب بکار رفته است. جديدترين روش براي حذف رنگزا بر اساس فناوري نانو مي‌باشد. در اين تحقيق از نانوکامپوزيت ها به‌عنوان نانو جاذب‌هاي قوي جهت حذف مواد رنگزا استفاده مي‌شود.
1-3- سوابق مربوطه
روش‌هاي شيميايي و فيزيکي زيادي نظير انعقاد شيميايي، اکسيداسيون، جداسازي غشايي و روش‌هاي متداول بيولوژيکي براي حذف مواد رنگزا از پساب صنايع نساجي موردبررسي قرارگرفته‌اند. هرچند اين روش‌هاي بيولوژيکي و شيميايي روش‌هاي مؤثري در حذف مواد رنگزا مي‌باشند، اما نيازمند تجهيزات و انرژي زيادي بوده يا فاقد توجيه اقتصادي مي‌باشند و اغلب باعث توليد محصولات جانبي نامطلوبي مي‌گردند [75،37]. امروزه فرآيند جذب سطحي به دليل کارآمد بودن، طراحي ساده و هزينه کم به‌عنوان گزينه‌اي جهت حذف بهينة مواد رنگزا در محلول‌هاي آبي مطرح است. اين روش توانايي حذف ترکيبات آلي و غيرآلي نظير فلزات، مواد رنگزا و ترکيبات توليدکننده بو را دارا مي‌باشند [41]. براي حذف رنگ از پساب جاذب‌هاي متعددي مانند جلبک، پوسته گندم، پوسته برنج، پوسته بادام‌زميني، الياف شيشه، کنجالة پوست سويا، پوست پرتقال و کيتوسان مورداستفاده قرارگرفته است [85،74،32،29،24]. استفاده از نانوکامپوزيت ها براي جذب مواد آلاينده از پساب نسبتاً جديد مي‌باشد [99،98].
براين اساس نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT سنتز شده و مستقيماً جهت حذف رنگزاي مستقيم آبي 199 از پساب مورداستفاده قرار خواهد گرفت. ايدة اصلاح سطح اين دسته از مواد جاذب در طي چند سال اخير مطرح‌شده است و هنوز کارهاي تحقيقاتي چنداني بر روي سطح نانوکامپوزيت MWCNT به ثبت نرسيده است.
1-4- فرضيه‌ها
1- با بهينه کردن نانو جاذب MWCNT و تهية نانو کامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT ميزان حذف رنگزاي مستقيم آبي 199 تغيير مي‌کند.
2- به کمک نانوکامپوزيت پلي آنيلين/ MWCNT مي‌توان رنگزاي مستقيم آبي 199 را از محيط‌هاي آبي به‌خوبي حذف کرد.
3- در حذف رنگزاي مستقيم آبي 199 از محيط‌هاي آبي، پارامترهايي چون: PH، غلظت رنگزا، مقدار نانو جاذب و زمان فرآيند مؤثر بوده و بهينه مي‌گردند.
1-5- اهداف تحقيق
هدف علمي تحقيق: دستيابي به روشي سريع، کم‌هزينه، بدون استفاده از حلال آلي و درعين‌حال روشي با کارايي بالا جهت حذف رنگ از محلول‌هاي آبي است.
اهداف کاربردي تحقيق: حذف رنگزاي مستقيم آبي 199 از محيط‌هاي آبي با استفاده از نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT.
1-6- جنبه نوآوري تحقيق
در اين کار از نانوکامپوزيت پلي آنيلين/MWCNT براي حذف رنگزاي آبي مستقيم 199 استفاده مي‌شود. شايان‌ذکر است که از اين جاذب براي حذف رنگزاي مستقيم آبي 199 از محيط‌هاي آبي اولين بار در اين پروژه مورد ارزيابي قرار خواهد گرفت.
فصل دوم
ادبيات و پيشينه تحقيق
2-1- تعريف اصطلاحات و متغيرها
2-1-1- مقدمه‌اي بر آلاينده‌هاي آب
امروزه به دليل رشد فزاينده جمعيت وگسترش روزافزون واحدهاي صنعتي و با توجه به محدود بودن منابع آب، توليد پساب‌هاي صنعتي و آلودگي منابع آبي يکي از مشکلات مهم اجتماعي و اقتصادي محسوب مي‌شود[80،12،54،88]. تخليه پساب‌هاي رنگي و غير رنگي صنايع مختلف مانند، نساجي، کاغذسازي، آرايشي و بهداشتي، کشاورزي، پلاستيک و چرم، معضلات زيست‌محيطي شديدي را به وجود مي‌آورد[71،62]. از ميان صنايع مختلف صنعت نساجي در سال‌هاي اخير گسترش روزافزوني داشته است. تحقيقات نشان مي‌دهد که سالانه حدود 40 ميليون تن منسوجات در جهان توليد مي‌شود که پساب توليدي اين صنايع حدود 4 تا 8 ميليون مترمکعب در سال مي‌باشد[24،109،70]. اين پساب‌ها حاوي مواد رنگزاي شيميايي هستند که در مقابل فرآيندهاي تجزيه بيولوژيکي مقاوم هستند. وجود رنگزا در پساب، مانع نفوذ نور خورشيد به داخل آب مي‌شود و سرعت فرآيندهاي فتو سينتيک در آب‌هاي سطحي کاهش مي‌يابد. علاوه بر آن اکثر رنگ‌هاي مصرفي نساجي منشا آلي داشته و عمدتاً از نمک‌هاي دي آزو، فتالوسيانين و آنتراکينون که داراي حلقة بنزن است، تهيه مي‌شوند که بسياري از اين رنگزا ها داراي اثرات سرطان‌زايي بوده و در بسياري از موارد، مولد بروز جهش‌هاي ژنتيکي در موجودات زنده هستند [51،81،42،34،104،110]. اغلب رنگ‌هاي مورداستفاده صنايع نساجي به دليل ايجاد کمپلکس هاي قوي، غيرقابل تجزية بيولوژيکي بوده و فرآيندهاي تصفية متداول پساب مانند انعقاد ولخته سازي، ترسيب شيميايي روش مؤثري براي حذف آن‌ها محسوب نمي‌گردد. هم‌چنين اين روش‌ها معمولاً توليد مقادير قابل‌توجهي لجن مي‌نمايند که مشکلات زيست‌محيطي ديگري را به دنبال داشته و در غلظت‌هاي کم، سينتيک واکنش کند بوده و ميزان غلظت باقيمانده رنگ هنگام تخلية بيشتر از حد مجاز خواهد بود[45]. فرآيندهاي پيشرفته نيز اغلب هزينه‌بر بوده و راهبري آن‌ها نياز به نيروي متخصص دارد. وجود چنين مشکلاتي همواره محققين را بر آن داشته که به دنبال روش‌هاي جديد در اين زمينه باشند[91].
2-1-2- رنگ
ناحيه نامرئي امواج الکترومغناطيس شامل طول‌موج‌هاي محدود 400nm تا 800nm است. تابش پايين‌تر از 400nm قابل‌رؤيت نيست و در ناحيه ماوراي بنفش قرار دارد. تابش بالاتر از 800nm قابل‌رؤيت نيست و در ناحيه مادون‌قرمز قرار دارد. نور سفيد يعني تابشي که تقريباً به‌طور يکنواخت در گستره 400 تا 800nm گسترده است، چنانچه از يک منشور يا يک شبکه پراش عبور کند، به طيف‌هاي رنگي که عبارت‌اند از: بنفش، نيلي، آبي، زرد، نارنجي و قرمز تجزيه مي‌شود.
زماني که يک سطح رنگي، به‌وسيله يک دسته شعاع نور سفيد روشن مي‌شود، تعداد معيني از طول‌موج‌ها جذب مي‌شوند و نور بازتابيده که فاقد تابش‌هاي جذب‌شده است، روي قسمت شبکيه يک‌چشم معمولي، اثر مي‌گذارد. نتايج حاصل از تجربيات معمول نشان مي‌دهند که، اگر يک شيء رنگي ثابت تحت تابش نورهاي مختلفي مانند نور روز، لامپ بخار جيوه، نور سديم و يا نورهاي مصنوعي ديگر واقع شود رنگ ظاهري آن متفاوت مشاهده مي‌شود.
تمام مواد رنگي، رنگينه ها و رنگدانه ها، قابليت جذب تعدادي از تابش‌هاي ناحيه مرئي رادارند و چنين جذبي به خواص مولکولي جسم بستگي دارد.
جدول 1-1 به نام مولر1 رابطه بين تابش‌هاي جذب‌شده و رنگ ظاهري جسم براي تعدادي از اجسام انتخاب‌شده که هرکدام يک نوار باريک جذبي دارند، داده‌شده است. اگر طول‌موج‌هاي مربوط به رنگ ديده‌شده (رنگ جسم) به تابش‌هاي جذب‌شده افزوده شود، رنگ سفيد به دست مي‌آيد. به جفت رنگ‌هاي ديده‌شده و جذب‌شده رنگ‌هاي مکمل مي‌گويند [5].
جدول 2-1- رابطه بين رنگ جذب‌شده و رنگي که ديده مي‌شود
طول‌موج nmرنگ جذب‌شدهرنگ ديده‌شده400-435بنفشزرد- سبز435-480آبيزرد480-490سبز- آبينارنجي490-500آبي- سبزقرمز500-560سبزارغواني560-580زرد- سبزبنفش580-595زردآبي595-605نارنجيسبز- آبي605-750قرمزآبي- سبز2-1-2-1- رنگزا، رنگينه و رنگدانه
يک رنگزا ترکيبي است که توانايي رنگين کردن يک بستر را دارد. تمامي مواد رنگزا، رنگينه نيستند. يک رنگينه بايد در محيط استفاده (معمولاً آب) يا حداقل در زمان فرآيند به‌صورت محلول باشد. رنگينه ها معمولاً نسبت به کالا داراي تمايل بوده و از محلول آبي جذب کالا مي‌شوند. از طرف ديگر، رنگدانه ها مواد رنگزايي هستند که ذرات آن به‌صورت نامحلول است و هيچ تمايلي به کالا ندارند. اين مواد رنگزا داراي اندازه بزرگ بوده و قادر به نفوذ نيستند، لذا روي سطح کالا قرار مي‌گيرند و درصورتي‌که هيچ‌گونه چسبندگي روي کالا نداشته باشند، به‌راحتي از سطح کالا جدا مي‌شوند. در بيشتر فرآيندهاي رنگرزي، ابتدا انتقال ترکيب شيميايي رنگينه از محلول رنگينه به روي سطح ليف اتفاق مي‌افتد؛ اين فرآيند جذب سطحي ناميده مي‌شود. رنگينه ممکن است از محلول به آهستگي به داخل ليف نفوذ کند.
درنتيجه فرآيند نفوذ، انتقال رنگينه به داخل منافذ ليف يا در بين زنجيره‌هاي پليمري بسته به ساختار داخلي ليف صورت مي‌گيرد. به‌طور کل، فرآيند جذب سطحي و نفوذ رنگينه به داخل ليف، جذب عمقي يا Absorption گفته مي‌شود. جذب عمقي يک فرآيند برگشت‌پذير است، لذا رنگينه مي‌تواند طي فرآيند شستشو از ليف به سمت محلول خارج شود. اين فرآيند را واجذب يا Desorption گويند. علاوه بر پديده جذب مستقيم، رنگينه ممکن است در داخل ليف، حبس فيزيکي يا رسوب شود يا ممکن است با ليف واکنش شيميايي دهد. ديده‌شده است درصورتي‌که رنگينه در داخل ليف به‌صورت دو حالت اخير باشد، ثبات رنگينه در فرآيند شستشو بهتر و فرآيند برگشت‌ناپذير است.
به‌منظور نفوذ به داخل ليف، بايد رنگينه ها در آب به شکل ذرات جدا از هم (تک‌مولکولي) باشند. اين ذرات اغلب به‌صورت آنيون‌هاي رنگي مانند نمک‌هاي سديم سولفونيک همچون کنگو قرمز هستند. آن‌ها همچنين ممکن است به‌صورت کاتيون‌هاي رنگي چون مووين1 يا مولکول‌هاي خنثي با حلاليت پايين در آب مانند رنگينه هاي ديسپرس باشند. رنگينه بايد تحت شرايط رنگرزي نسبت به ليف تمايل داشته باشد، لذا در طي فرآيند رنگرزي، حمام رنگرزي به‌تدريج از رنگينه تهي مي‌گردد. در انتهاي عمل رنگرزي گفته مي‌شود که رنگينه نسبت به ليف تمايل و سابستنتيويته دارد و حمام رنگرزي رمق کشي2 شده است. چهار ويژگي رنگينه ها عبارت‌اند از:
– قدرت رنگي
– حلاليت در آب در طي فرآيند رنگرزي
– مقداري سابستنتيويته براي ليف
– خواص ثباتي قابل‌قبول براي کالاي رنگرزي شده [1].
2-1-2-2- طبقه‌بندي مواد رنگزا
مواد رنگزا را مي‌توان بر اساس ساختار شيميايي و يا نحوه کاربرد آن‌ها طبقه‌بندي کرد. در يک طبقه‌بندي برحسب ساختمان شيميايي، امکان حضور مواد رنگرزي که پايه شيميايي يکسان، ولي خصوصيات کاربردي متفاوتي دارند، بسيار محتمل است و بالعکس، مواد رنگرزي که خصوصيات کاربردي يکساني دارند، مي‌توانند پايه‌هاي شيميايي متفاوتي داشته باشند. استفاده از هر يک از اين دو روش طبقه‌بندي، متناسب با نوع بحث بر روي مواد رنگزا صورت مي‌پذيرد [1].
2-1-2-2-1- طبقه‌بندي مواد رنگزا طبق ساختار شيميايي
مواد رنگزا طبق ساختار شيميايي به گروه‌هاي مواد رنگزاي آزو، آنتراکينون، اينديگوئيد، تري آريل متان، پلي متين، فتالوسيانين، نيترو، نيتروز و ديگر مواد رنگزايي که در هيچ‌يک از طبقات فوق نمي‌گنجد، تقسيم‌بندي شده است. در اينجا به‌طور مختصر درباره هر يک از اين طبقات شرح داده خواهد شد [1].
2-1-2-2-1-1- مواد رنگزاي آزو
مواد رنگزاي آزو ازلحاظ تجاري، مهم‌ترين طبقات مواد رنگزا هستند که تقريباً بيش از 50% کل مجموع مواد رنگزاي توليدشده در جهان را تشکيل مي‌دهند؛ همچنين بيشترين تعداد از مواد رنگزاي مطالعه شده و بيشترين حجم از مقالات، مربوط به اين طبقه‌اند و به دو دليل، داراي اهميت ويژه‌اي هستند:
– داراي قدرت رنگي زيادي هستند (قدرت رنگي مواد رنگزاي آزو حدود دو برابر بيشتر از مواد رنگزاي آنتراکينون است).
– از مواد واسطه‌اي ساخته مي‌شوند که به‌آساني تهيه مي‌شوند، به‌خصوص که دامنه وسيع اين مواد واسطه سبب مي‌شود که فام‌هاي متنوع رنگي ايجاد شود.
شکل 2-1، نمايش ساده از ساختار شيميايي مواد رنگزاي آزو را نشان مي‌دهد که در آن R و´Rمعمولاً ترکيبات آروماتيک‌اند.
R-N=N-R?
شکل 2-1- ساختار کلي يک مادة رنگزاي آزو
برحسب تعداد گروه‌هاي آزو موجود در ساختار رنگينه ها به مونو، بيس، تريس و پلي آزو تقسيم مي‌شوند [1].
2-1-2-2-1-2- مواد رنگزاي آنتراکينون
مواد رنگزاي آنتراکينوني بعد از مواد رنگزاي آزو، مهم‌ترين طبقه از مواد رنگزا هستند. در مقايسه با مواد رنگزاي آزو که هيچ همتاي طبيعي ندارند، عامل رنگزاي (ريشه يا کروموژن) همه مواد رنگزاي قرمز طبيعي مهم، بر اساس بنيان آنتراکينون است. معروف‌ترين آن‌ها “آليزارين” بانام علمي 1 و 2-دي هيدروکسي آنتراکينون است. درواقع، اين دسته از مواد رنگزا به دليل خواص ثباتي خوب به‌خصوص ثبات در برابر نور مشهور شده‌اند.
دليل اساسي که اين مواد رنگزا ازنظر تجاري کمتر گسترش‌يافته‌اند، ارزاني قيمت و سادگي سنتز مواد رنگزاي آزو بوده است. مواد رنگزاي آنتراکينوني تجاري مهم، همگي مشتقات 9 و 10 آنتراکينون با ساختمان زير هستند که خود داراي رنگ زرد کم شدت مي‌باشد.

شکل 2-2- ساختار آنتراکينون
مواد رنگزا به‌وسيله گروه‌هاي الکترون دهنده در يک موقعيت آزاد 8 يا چند موقعيت مخصوصاً 1 و 4 و 5 و 8 به‌دست‌آمده‌اند. گروه‌هاي آمينو، آلکيل، آريل آمينو، هيدروکسي و آلکوکسي، ازجمله استخلافات مهم آنتراکينون ها هستند [1].
2-1-2-2-1-3- مواد رنگزاي اينديگوئيد
مواد رنگزاي اينديگوئيد، به‌وسيله يک فرآيند محلول سازي (حل کردن رنگينه به کمک يک مادر احياکننده در محيط قليايي قبل از رنگرزي) بر روي الياف به‌کاربرده مي‌شود. آن‌ها ازلحاظ تاريخي، داراي اهميت ويژه‌اي هستند، زيرا نيل از قديمي‌ترين مواد رنگزاي شناخته‌شده است. امروزه، نيل يکي از مهم‌ترين مواد رنگزاي طبيعي است که هنوز هم در رنگرزي کالاي نساجي به کار مي‌رود. نيل بر روي الياف سلولزي، رنگ آبي مي‌دهد و خواص ثباتي عالي دارد. فرمول ساختاري آن به‌صورت زير مي‌باشد [1].
شکل 2-3- ساختار کلي يک مادة رنگزاي اينديگو
2-1-2-2-2- طبقه‌بندي مواد رنگزا طبق کاربرد
طبقه‌بندي مواد رنگزا همان‌طور که در کتاب مرجع رنگ ثبت‌شده، به‌جز يک مورد تماماً برحسب نوع کاربرد تنظيم‌شده است. مواد رنگزاي مصرفي در نساجي به دو گروه اصلي و هر گروه به چند شاخه فرعي تقسيم‌شده‌اند. منظور از اين تقسيم‌بندي اين است که روي خصوصيات ويژه و معيني در ارتباط با عملکرد عمومي رنگرزي و ثبات در برابر عمليات شستشو تأکيد شود [1].
2-1-2-2-2-1- مواد رنگزاي گروه اول
تمامي مواد رنگرزي در اين گروه، در آب محلول‌اند، به‌جز مواد رنگرزي ديسپرس که خيلي جزيي محلول است. مواد رنگرزي به‌وسيله يک فرآيند برگشت‌پذير از يک محلول مايع جذب ليف مي‌شوند. اين طبقه از مواد رنگزا نمي‌توانند حداکثر ثبات را در مقابل عمليات شستشو داشته باشند. طبقات مواد رنگرزي در اين گروه عبارت‌اند از: مواد رنگزاي اسيدي، مواد رنگزاي بازيک، مواد رنگزاي مستقيم و مواد رنگزاي ديسپرس، که هر يک به‌طور خلاصه شرح داده مي‌شوند [1].
2-1-2-2-2-1-1- مواد رنگزاي اسيدي
ازآنجاکه عموماً اين دسته از مواد رنگرزي از طريق يک حمام، شامل اسيدهاي معدني يا آلي، رنگرزي مي‌شوند و همه آن‌ها نمک‌هاي سديم اسيدهاي آلي هستند و جزء رنگي فعال به‌صورت آنيون است، نام اسيدي گرفته‌اند. بيشتر مواد رنگزاي اسيدي، نمک‌هاي اسيد سولفونيک هستند، اما تعدادي وجود دارند که شامل گروه‌هاي کربوکسيل اند.
مواد رنگرزي اسيدي به لحاظ داشتن جاذبه و تمايل ذاتي نسبت به الياف پروتئيني مشخص‌شده‌اند، ولي براي رنگرزي نايلون نيز به کار مي‌روند. گرچه ساختار شيميايي مشابهي با مواد رنگرزي مستقيم دارند، اما بسياري از آن‌ها نسبت به الياف سلولزي تمايل ندارند. وزن مولکولي مواد رنگزاي اسيدي بين 300 تا 800 گرم بر مول است. معمولاً آن‌ها که وزن مولکولي کوچک‌تري دارند، قابليت مهاجرت يوني خوبي ندارند، بنابراين حصول رنگرزي يکنواخت، آسان‌تر است. مواد رنگرزي اسيدي که داراي وزن مولکولي بالايي هستند، قابليت مهاجرت خوبي ندارند، درنتيجه اگر به هنگام رنگرزي، کنترل و دقت کافي نشود، نتيجه رنگرزي، نايکنواخت خواهد بود.
به‌طور تقريبي، حدود 60% اين رنگينه ها پايه آزو، حدود 15% ساختمان آنتراکينون و حدود 12% ساختارتري فنيل متان دارند. فرمول کلي آن‌ها را مي‌توان RSO?Na نشان داد که R مشخص‌کننده مولکول اصلي رنگينه است. نمونه‌هايي از رنگينه هاي اسيدي با ساختار آزو در شکل2-4 آمده است [1].
شکل2-4- ساختار شيميايي دو رنگينة اسيدي
2-1-2-2-2-1-2- مواد رنگزاي مستقيم
مواد رنگزاي مستقيم به‌وسيله کميته لغات و تعاريف انجمن رنگرزان و نقاشان به اين صورت که آن‌ها مواد رنگزاي آنيونيک اند و وقتي در يک حمام آبي حاوي الکتروليت به‌کاربرده شوند، نسبت به الياف سلولزي تمايل و جاذبه نشان مي‌دهند، تعريف‌شده است. به سبب اينکه مواد رنگرزي مستقيم به‌طور نرمال به‌وسيله يک فرآيند تک‌مرحله‌اي در يک محلول خنثي يا کمي قليايي که به آن کلريد سديم يا سولفات سديم اضافه‌شده، به کار مي‌روند، ساده‌ترين روش رنگرزي الياف سلولزي را فراهم ساخته‌اند.
با اصلاح ساختمان آن‌ها، ثبات نوري آن‌ها افزايش‌يافته است. براي افزايش ثبات در برابر عمليات شستشو، اندازه مولکولي ماده رنگرزي را بعد از عمليات رنگرزي بر روي الياف به‌وسيله عمليات مناسب بعدي افزايش مي‌دهند. بعضي از مواد رنگرزي مستقيم که عملکرد آن‌ها مانند مواد رنگرزي اسيدي است، بر روي الياف ديگر مثل پشم، ابريشم و نايلون به کار مي‌روند.
مواد رنگزاي مستقيم، مستقيماً بر روي الياف سلولزي جذب‌شده و نسبت به اين الياف تمايل و جاذبه‌دارند. نيروهايي که بين مولکول ماده رنگزا و الياف عمل مي‌کنند، نيروهاي هيدروژني و نيروهاي غير قطبي واندروالس مي‌باشند. ازلحاظ شيميايي، اکثر مواد رنگزاي مستقيم، ترکيبات آزو از نوع ديس آزو، تريس آزو و پلي آزو هستند که يک نمونه از آن‌ها در شکل 2-5 نشان داده‌شده است.
شکل 2-5- ساختار شيميايي رنگينه C.I.Direct red 80
مواد رنگزاي مستقيم، براي اولين بار بين سال‌هاي 1880 تا 1890 به بازار عرضه شدند. اکثر اين دسته از مواد رنگرزي داراي گروه‌هاي آزو، هيدروکسيل و آمين هستند که در ساختمان مولکولي آن‌ها، گروه‌هاي اسيد سولفونيک وجود دارد، بنابراين نتيجه مي‌شود که اين دسته از مواد رنگرزي در آب محلول‌اند. فرمول کلي بيشتر مواد رنگزاي مستقيم مانند ساختمانAr-N=N-X-N=N-Ar´ است که Ar در آن، مشخص‌کننده حلقه‌هاي بنزن، نفتالين و يا مشتقات آن‌ها هستند [1].
2-1-2-2-2-1-2-1- رنگزاي آبي مستقيم 199
از مواد کاربردي در رنگرزي بوده و طبق طبقه‌بندي مواد رنگزا بر اساس نوع کاربرد در گروه اول اين مواد قرار مي‌گيرد. اين ماده از آلاينده‌هاي محيط‌زيست بوده و در پساب‌هاي حاصل از صنايع نساجي موجود مي‌باشد که در بخش 3-2-1 به معرفي کامل آن مي پردازيم.
2-1-2-2-2-1-3- مواد رنگزاي بازيک
يک ماده رنگزا ي بازيک، بر طبق تعريف انجمن رنگرزان و نقاشان، يک مادة رنگرزي کاتيونيک است که به‌طور ذاتي، نسبت به الياف اسيدي مانند آکريليک يا پنبه دندانه داده‌شده، تمايل به جذب دارد. مواد رنگرزي بازيک در محلول آبي يونيزه شده و کاتيون رنگي مي‌دهند. درخشندگي زياد از خواص برجسته آن‌هاست، اما ثبات نوري ضعيفي دارند و به همين دليل، اين دسته از مواد رنگرزي تا قبل از پيدايش الياف آکريليک کاربرد چنداني نداشته‌اند، ولي ثبات نوري خوب و قابليت جذب خوب آن‌ها نسبت به الياف آکريليک که باعث رنگرزي‌هاي عميق باثبات شستشوي خوب گرديده است، موجب شده تا اين دسته از مواد رنگرزي دوباره موردتوجه قرار گيرند. شکل2-6 ساختار شيميايي يک نمونه از رنگينه هاي بازيک را نشان مي‌دهد [1].
شکل2-6- ساختار شيميايي رنگينه C.I.Basic blue 3
2-1-2-2-2-1-4- مواد رنگزاي ديسپرس
اين طبقه از مواد رنگرزي تحت نام‌هاي متفاوت از قبيل مواد رنگرزي استات، مواد رنگرزي ديسپرس شده استات، مواد رنگرزي ديسپرسيون و مواد رنگرزي ديسپرسول شناخته‌شده‌اند. هم‌اکنون نام عمومي پذيرفته‌شده آن مواد رنگرزي، ديسپرس است که در سال 1951 معرفي شد.
بنا به تعريف، يک مادة رنگرزي ديسپرس، اساساً مادة رنگرزي غير محلول در آب است که نسبت به الياف غير آبدوست مثل استات سلولز تمايل دارد و معمولاً در يک محيط ديسپرس شدة يکنواخت به کار مي‌رود. بااينکه مواد رنگرزي ديسپرس در آب محلول نيستند، به مقدار خيلي کم در آب حل مي‌شوند و درجه حلاليت مادة رنگرزي بر خواص رنگرزي و يکنواختي آن اثر مي‌گذارد. ميزان حلاليت مادة رنگرزي و سرعت رنگرزي ممکن است به‌وسيله به کار بردن مواد ديسپرس کننده تغيير پيدا کند. اکثر مواد ديسپرس کننده، آنيونيک هستند، اما بعضي از مواد سطح‌فعال به‌کاررفته که در حلاليت مادة رنگرزي و يکنواختي آن‌ها را بيشتر مي‌کنند، غير يوني هستند.
بايد متذکر شد هنگامي‌که رنگرزي در محيط مايع انجام مي‌شود، مادة رنگرزي به‌صورت معلق است، و حداقل در مرحله شروع فرآيند رنگرزي، انتقال ماده رنگرزي از محيط خيلي رقيق محلول مادة رنگرزي صورت مي‌پذيرد و اين عمل با انحلال مجدد ذرات معلق مادة رنگرزي به‌طور مداوم ادامه مي‌يابد.
ازلحاظ ساختار شيميايي، تقريباً تمامي مواد رنگرزي ديسپرس، آمين‌هاي نوع اول و دوم وسوم با ساختارهاي آزو، آنتراکينوني و دي فنيل آمين هستند و هيچ‌يک از آن‌ها حاوي گروه‌هاي محلول اسيد سولفونيک نيستند. شکل‌هاي 2-7 و 2-8 به ترتيب، دو رنگينه ديسپرس با ساختار آنتراکينون و آزو را نشان مي‌دهند [1].
شکل 2-7- ساختار شيميايي رنگينه C.I.Disperse blue 56
شکل 2-8- ساختار شيميايي رنگينه C.I.Disperse red 1
2-1-2-2-2-2- مواد رنگزاي گروه دوم
ويژگي تمامي مواد رنگرزي اين گروه اين است که در مقابل عمليات شستشو، ثبات خوبي دارند، بنابراين درجايي که حداکثر ثبات در مقابل عمليات شستشو مورداحتياج است، گروه دوم بر گروه اول ترجيح داده مي‌شوند. در مورد اکثر مواد رنگرزي در اين طبقه، مي‌توان گفت که درنهايت، به‌صورت ذرات بزرگ غير محلول در آب بر روي الياف ايجاد مي‌شوند، درنتيجه در برابر عمليات شستشو ثبات بالايي دارند. مواد رنگزاي موجود در اين طبقه عبارت‌اند از: مواد رنگزاي گوگردي، خمي، آزوئيک، اينگرين، اکسيداسيون، راکتيو و کرومي [1].


دیدگاهتان را بنویسید