اندازه گیری یون كروم (III) به روش سینتیكی اسپكتروفوتومتری در پساب رنگی 65 صفحه + doc

روش­های سینتیكی اسپكتروفوتومتری از جمله روش­های تجزیه دستگاهی به منظور بررسی تغییرات میزان گونه­های موجود در نمونه می­باشند كه ضمن دارا بودن صحت، دقت و سرعت عمل بالا دارای هزینه روش بسیار پایین است این خصوصیات كاربرد این تكنیك را در حد وسیعی برای بررسی رفتار تركیبات رنگی و چگونگی تخریب وحذف آنها از پساب­های صنعتی میسر می­سازد نظر به اهمیت ایجاد آل

فرمت فایل: doc

تعداد صفحات: 65

حجم فایل: 1.296 مگا بایت

قسمتی از محتوای فایل و توضیحات:

چکیده :

روش­های سینتیكی- اسپكتروفوتومتری از جمله روش­های تجزیه دستگاهی به منظور بررسی تغییرات میزان گونه­های موجود در نمونه می­باشند كه ضمن دارا بودن صحت، دقت و سرعت عمل بالا دارای هزینه روش بسیار پایین است. این خصوصیات كاربرد این تكنیك را در حد وسیعی برای بررسی رفتار تركیبات 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 كارآیی بالا به منظور حذف این گونه تركیبات مورد نظر پژوهشگران بوده و هست.

مقدمه :

اگر كروم موجود در پساب مستقیماً در محیط آزاد شود به صورت یك عامل واكنش دهنده در محیط عمل نموده و از فعالیت باكتریها به صورت آشكار جلوگیری می­­كند. بنابراین بازده عملیات موجودات بسیار كم می­شود. بنابراین سمیت كروم بسیار زیاد می­باشد. بنابراین اندازه­گیری آن در گونه­های مختلف به ویژه پساب­های صنعتی همواره مورد توجه پژوهشگران بوده و تاكنون مقالات متعددی در این زمینه در مجلات مختلف علمی ارائه شده است.

در این پروژه علاوه بر ارائه فاكتورهای مؤثر در تخریب رنگ متیلن­بلو می­توان به اندازه­گیری یون كروم كه یك ماده سرطان­زاست، پرداخت. یك روش حساس و ساده برای تعیین مقادیر بسیار كم كروم به روش سینتیكی- اسپكتروفوتومتری براساس اثر بازدارندگی كروم در واكنش اكسیدشدن متیلن­بلو توسط آسكوربیك اسید در محیط اسیدی (H2SO4 4 مولار) معرفی شده است. این واكنش به روش اسپكتروفوتومتری و با اندازه­گیری كاهش 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 كالیبراسیون در محدوده ppm (­3- 05/0) از غلظت كروم خطی است.

بخش تجربی :

موادشیمیایی­ مورد استفاده:

رنگ متیلن بلو، آسكوربیك اسید، سولفوریك اسید، پتاسیم نیترات، یون كروم . (III)

دستگاه مورد استفاده:

تمام بررسی­ها و اندازه­گیری های صورت گرفته توسط دستگاه اسپكتروفوتومتر UV-VIS ساخت شركت Varian مدل Cary 100 صورت گرفته است. طیف های جذبی در ناحیه محلولهای رنگی 800-350 نانومتر مورد بررسی قرار گرفته و كلیه جذبها در طول موج 664( طول ماكزیمم MB) صورت پذیرفته است.

نحوه انجام كار:

به منظور دستیابی به بهترین حد تشخیص و حساسیت پارامترهای مختلف مؤثر روی سرعت واكنش آسكوربیك اسید با متیلن بلو بهینه شدند. برای بهینه كردن این پارامترها از محلولهای شاهد و نمونه استفاده شده است. كلیه محلولها در بالن حجمی 10 میلی لیتری تهیه گردیده است. برای ساختن محلول نمونه به ترتیبزیر عمل شده است لازم به ذكر است كه در این پروژه عوامل مختلفی بهینه شده و در نهایت منحنی كالیبراسیون به منظور بررسی واندازه­گیری یون كروم وتعیین محدوده خطی آن ترسیم شده و حد تشخیص روش برای اندازه­گیری كروم محاسبه گردیده است. در یك بالن حجمی 10 میلی لیتری، به ترتیب محلولهای سولفوریك اسید، متیلن بلو و كروم(III) اضافه شده، سپس به محلول حاصل معرف آسكوربیك اسید اضافه نموده كه با افتادن آخرین قطره آسكوربیك اسید كرنومتر را به كار انداخته و محلول حاصل را با آب مقطر به حجم رسانده و پس از به هم زدن قسمتی از آن را به سل اسپكتروفوتومتر منتقل نموده و سپس جذب آن را در طول موج nm664 در فاصله زمانی 8 – 5/0دقیقه متوالی پس از شروع واكنش قرائت شده است.

بحث و ارزیابی نتایج:

اثر قدرت یونی:

در یك بالن حجمی 10 میلی لیتری 2/0 میلی لیتر سولفوریك اسید 4 مولار و ml1 رنگ متیلن بلو 2/0 میلی مولار و حجمهای مختلفی از پتاسیم نیترات و سپس یك میلی لیترمحلول كرومppm20 ریخته و 1 میلی لیتر آسكوربیك اسید02/0 مولار اضافه نموده همزمان با افتادن آخرین قطره آسكوربیك اسید كرنومتر را بكار انداخته محلول را به حجم رسانیده و پس از بهم زدن قسمتی از آن را به سل اسپكتر­و­فوتومتر منتقل كرده و تغییرات جذب شاهد و نمونه در فاصله زمانی 8- 5­/0 دقیقه و در طول موج 664 نانومتر قرائت شده است. در محلول شاهد مراحل بالا طی شده با این تفاوت كه محلول كروم ppm20 اضافه نشده است.

نتایج حاصل از اندازه­گیری تغییرات جذب نمونه و شاهد با غلظتهای مختلف KNO3 در جدول و در نمودار زیر برای تعیین قدرت یونی محلول آورده شده است. نتایج حاصل نشان­ می­دهند كه با افزایش قدرت یونی اختلاف جذب شاهد و نمونه در ابتدا افزایش و سپس به آرامی كاهش می­یابد بر اساس­نتایج حاصل غلظت 15/0 مولار KNO3 بهینه شده و برای كارهای بعدی از آن استفاده گردید.

[KNO3] / mol L-1

0.015

0.2569

0.03

0.32095

0.06

0.3703

0.15

0.48265

0.3

0.45395

0.45

0.44555

0.6

0.43645

0.75

0.3948

0.9

0.33985

جدول تغییرات بر حسب غلظت های متفاوت KNO3

نمودار تغییرات بر حسب غلظت­های متفاوت KNO3

اثر زمان:

بررسی اثر زمان در غلظتهای بهینه سولفوریك اسید2/0 مولار، پتاسیم نیترات 15/0 مولار، آسكوربیك اسید 4/0میلی مولار،رنگ متیلن بلو با غلظت 03/0 میلی مولار و محلول
ppm
­2كرومIII)) در محدوده زمانی 8 – 5/0 دقیقه پس از شروع واكنش به صورت زیر انجام شد.

در یك بالن حجمی ده میلی لیتری 5/0 میلی لیترسولفوریك اسید 4 مولار، 5/1 میلی لیتر متیلن بلو 2/0 میلی مولار و یك میلی لیتر محلول كروم ppm 20 اضافه كرده سپس2/0 میلی لیتر آسكوربیك اسید02/0 مولار افزوده شده است. همزمان با افتادن آخرین قطره آسكوربیك اسید كرنومتر را روشن كرده محلول را با آب مقطر به حجم رسانده بهم زده و قسمتی از آن را به سل اسپكتر­و­فوتومتر منتقل نموده ودر طول موج 664 نانومتر تغییرات جذب در فواصل زمانی 8- 5/0 دقیقه قرائت شده است. برای محلول شاهد نیز همین مراحل تكرار شده با این تفاوت كه محلول كروم (III) اضافه نگردیده است­. همانطور­كه نتایج حاصل درجدول ونمودار زیر آورده شده­اند بیشترین اختلاف جذب ما بین شاهد و نمونه در فاصله زمانی 5/4 دقیقه بوده است.بنا بر­این زمان بهینه جهت اندازه­گیری كروم 5/4 دقیقه بوده است.

Min / زمان

0.5

0.11648

1

0.19292

1.5

0.27937

2

0.32305

2.5

0.36673

3

0.40677

3.5

0.43953

4

0.4809

4.5

0.51142

5

0.51142

5.5

0.5103

6

0.5089

6.5

0.50295

7

0.497

5

0.4935

8

0.49105

جدول تغییرات بر حسب زمان­های متفاوت پس از افزایش آسكوربیك اسید

نمودار تغییرات بر حسب زمان­های متفاوت پس از افزایش آسكوربیك اسید

منحنی كالیبراسیون:

برای رسم منحنی كالیبراسیون از روش زمان ثابت برای بدست آوردن حساسیت بیشتر مورد استفاده قرار گرفته است. منحنی در شرایط بهینه حاصل شده است. بدین منظور میزان جذب برای دامنه غلظت (­ppm 3- 05/0) از یون كروم(III) خطی بوده است و منحنی كالیبراسیون در این دامنه غلظتی رسم شده است نحوه عمل به صورت زیر بوده­ است.

در یك بالن حجمی 10 میلی لیتری، 5/0 میلی لیتر از سولفوریك اسید 4مولار، 5/1 میلی لیتر متیلن­بلو 2/0 میلی مولار و حجم­های مختلفی از محلول كروم(III) و در آخرین مرحله 2/0 میلی لیتر آسكوربیك اسید 02/0 مولار اضافه شده است. به طوریكه بعد از به حجم رساندن بالن، غلظت كروم در دامنه ppm(3- 05/0) واقع شد. پس از افزایش آخرین قطره آسكوربیك اسید كرنومتر را به كار انداخته و پس ازبه حجم رساندن و به هم زدن و انتقال قسمتی از محلول به سل دستگاه اسپكتر­و­فوتومتر در فاصله زمانی 8- 5/0 دقیقه و در طول موج 664 نانومتر تغییرات جذب قرائت شده است. نتایج در جدول و نمودار زیر آورده شده است.

در شرایط بهینه یعنی غلظت سولفوریك اسید 2/0 مولار، آسكوربیك اسید4/0 میلی مولار و محدوده زمانی­ 8- 5/0 دقیقه بعد از شروع واكنش و در محدوده غلظتی ppm (3- 05/0) معادله زیر با ضریب همبستگی (9986/0=R2) ­حاصل شده است.:

در این رابطه X غلظت كروم بر حسب ppm و تغییرات جذب نمونه در فاصله زمانی 8- 5/0 دقیقه پس از شروع واكنش در دمای محیط و بر اساس شرایط بهینه می­باشد.همانطور كه نتایج حاصل نشان می­دهند روش پیشنهادی علاوه بر ارایه شرایط مناسب جهت تخریب رنگ متیلن بلو موارد بهینه برای اندازه گیری یون كروم(III) ارایه می­نماید.

0.05

0.0084

0.075

0.0105

0.1

0.0204

0.25

0.0529

0.5

0.1076

0.75

0.1791

1

0.2471

1.25

0.3183

1.5

0.3957

2

0.5164

2.5

0.6187

3

0.7549

جدول تغییرات در محدوده غلظتی ppm (3- 05/0) كروم

نمودار تغییرات در محدوده غلظتی ppm (3- 05/0) كروم

نتیجه گیری:

بررسی انجام شده نشان می دهد که تحت شرایط بهینه غلظت سولفوریک اسید 2/0 مولار، غلظت آسکوربیک اسید 4/0 میلی مولار ، غلظت متیلن­بلو 03/0 میلی مولار ، غلظت پتاسیم نیترات 15/0 مولار و در محدوده زمانی­ 8- 5/0 دقیقه پس از شروع واکنش و در دمای محیط در محدوده
ppm(3- 05/0) کروم خطی است. منحنی کالیبراسیون و ضریب همبستگی (R2 = 0/9986) نشان می­دهد که همبستگی خوب بین غلظت کروم و تغییرات جذب در زمان ثابت وجود دارد.

منابع و مآخذ:

1.دكتر علی فیروزنیا،شیمی پوست وفناوری چرم،مبتكران،1376.

2.دكتر محمد رضا ملاردی،شیمی و تكنولو‍‍ژی چرم،مبتكران،1380.

[3]. G. Zhao M. Li Z. Hu H. Hu Sep. Purif. Technol. 43 (2005).227.

[4]. M. Mazloum Ardakani M. R. Shishebore N. Nasirizade Canadian J. Anal. Sciences Spectroscopy 51 (2005) 117.

[5]. M. R. Shishehbore N. Nasirizadeh A. A. Kerdegari Anal. Science. 21 (2005) 1213.

[6].H. Kocaokutgen S.Ozkinal Dyes Pigments 63 (2004) 83.

[7]. Z. Song C. J. Wiliams Water Res. 34 (2000) 2171.

[8]. R. M. Harrison S. J. Mora Introductory Chemistry for the environmental Sciences p.179 Cambridge:University Press (1996).

فهرست مطالب

عنوان صفحه

چكیده

فصل اول : كروم

مقدمه ………………………………….. 2

1-1- تعریف چرم…………………………… 4

1-2- لزوم پوست پیرایی ……………………. 4

1-3- پوست پیرایی با نمك­های كروم (دباغی كرومی) . 5

1-4- تاریخچه پوست پیرایی با نمك­های كروم (III) .. 5

1-5- معادله واكنش با گاز گوگرد دی اكسید­…….. 6

1-6- شیمی نمك­های كروم (III) ……………….. 6

1-7- شیمی پوست پیرایی با نمك­های كروم (III)…… 7

1-8- عامل های بازدارنده (كند كننده)………… 8

1-9- مفهوم قدرت بازی……………………… 8

1-10- نقش عامل­های كندكننده در پوست پیرایی با نمك­های كروم (III) 9

1-11- عامل­های مؤثر بر پوست پیرایی كرومی…….. 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 كارخانه­های چرم سازی 12

فصل دوم : اسپكتروفوتومتری

2-1- اساس اسپكتروفوتومتری جذبی…………….. 14

2-2- جذب تابش……………………………. 15

2-3- تكنیك­ها و ابزار برای اندازه­گیری جذب تابش ماوراء بنفش و مرئی 15

2-4- جنبه­های كمی اندازه­گیریهای جذبی………… 16

2-5- قانون بیر- لامبرت (Beer – Lamberts Law)……… 17

2-6- اجزاء دستگاهها برای اندازه­گیری جذبی……. 21

فصل سوم : كاربرد روشهای سینتیكی در اندازه­گیری

3-1- مقدمه………………………………. 23

3-2- طبقه­بندی روشهای سینتیكی………………. 25

3-3- روشهای علمی مطالعه سینتیك واكنشهای شیمیایی 27

3-4- غلظت و سرعت واكنشهای شیمیایی …………. 28

3-5- تاثیر قدرت یونی……………………… 28

3-6- تاثیر دما…………………………… 29

3-7- باز دارنده­ها………………………… 30

3-8- روشهای سینتیكی………………………. 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 سینتیكی……….. 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 كار …………………….. 43

4-6- بررسی پارامترها و بهینه كردن شرایط واكنش . 44

4-7- اثر قدرت یونی ………………………. 45

4-8- اثر زمان……………………………. 47

4-9- شرایط بهینه…………………………. 49

4-10- روش پیشنهادی برای اندازه گیری كروم……. 49

4-11- منحنی كالیبراسیون…………………… 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

عنوان صفحه

جدول (3-1) طبقه بندی عمومی روشهای سینتیكی…… 26

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

جدول (4-2). تغییرات بر حسب غلظت های متفاوت KNO3 46

جدول (4-3). تغییرات بر حسب زمان­های متفاوت پس از افزایش آسكوربیك اسید …………………………………… 48

جدول (4-4). تغییرات در محدوده غلظتی ppm (3- 05/0) كروم 52

فهرست نمودارها

عنوان صفحه

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

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

نمودار (4-3). تغییرات بر حسب غلظت­های متفاوت KNO3 46

نمودار (4-4). تغییرات بر حسب زمان­های متفاوت پس از افزایش آسكوربیك اسید …………………………… 48

نمودار (4-5). تغییرات در محدوده غلظتی ppm (3- 05/0) كروم 5

فهرست اشكال

عنوان صفحه

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

شكل (3-1) سرعت واكنش نسبت به زمان………….. 23

شكل (3-2) روش سرعت اولیه………………….. 32

شكل (3-3) روش زمان ثابت…………………… 34

شكل (3-4) روش زمان متغیر………………….. 35

شكل (3-5) روش تانژانت…………………….. 36

چكیده :

روش­های سینتیكی- اسپكترفوتومتری از جمله روش­های تجزیه دستگاهی به منظور بررسی تغییرات میزان گونه­های موجود در نمونه می­باشند كه ضمن دارا بودن صحت، دقت و سرعت عمل بالا دارای هزینه روش بسیار پایین است. این خصوصیات كاربرد این تكنیك را در حد وسیعی برای بررسی رفتار تركیبات 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 كارآیی بالا به منظور حذف این گونه تركیبات مورد نظر پژوهشگران بوده و هست.

در این پروژه علاوه بر ارائه فاكتورهای مؤثر در تخریب رنگ متیلن­بلو می­توان به اندازه­گیری یون كروم كه یك ماده سرطان­زاست، پرداخت. یك روش حساس و ساده برای تعیین مقادیر بسیار كم كروم به روش سینتیكی- اسپكتروفوتومتری براساس اثر بازدارندگی كروم در واكنش اكسیدشدن متیلن­بلو توسط آسكوربیك اسید در محیط اسیدی (H2SO4 4 مولار) معرفی شده است. این واكنش به روش اسپكتروفوتومتری و با اندازه­گیری كاهش 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 كالیبراسیون در محدوده ppm (­3- 05/0) از غلظت كروم خطی است.

فصل اول

كروم

مقدمه :

كرم اولین نوع فلز سنگین در پساب است.

یونهای كروم (III) و كروم (VI) برای محیط زیست و هستی بشر مضر هستند.

بر طبق استاندارد موجود مقدار كروم باقیمانده در پساب باید mg/l 5/1 باشد. در كنار شكل ساده یونهای كروم (III) و كروم (VI)، كمپلكس هماهنگ كروم (III)یا كروم (VI)، با پیوندهای ملكولی آلی و غیرآلی وجود دارد.

به طور مثال كمپلكس كروم در رنگها به طور كامل در صنعت نساجی از طریق واكنش شیمیایی بین Cr2O3 و یك نوع از تركیبات آزو آلی استفاده می­شود. ساختار هماهنگ كمپلكس كروم قبل از تخریب بسیار پایدار و سخت است. این دسته از تركیب­های كروم حد بالایی ازغلظت كروم را در پساب­های صنعتی ایجادمی­نمایند.

اگر كروم موجود در پساب مستقیماً در محیط آزاد شود به صورت یك عامل واكنش دهنده در محیط عمل نموده و از فعالیت باكتریها به صورت آشكار جلوگیری می­­كند. بنابراین بازده عملیات موجودات بسیار كم می­شود. بنابراین سمیت كروم بسیار زیاد می­باشد. بنابراین اندازه­گیری آن در گونه­های مختلف به ویژه پساب­های صنعتی همواره مورد توجه پژوهشگران بوده و تاكنون مقالات متعددی در این زمینه در مجلات مختلف علمی ارائه شده است.

رسوب دادن شكل مؤثری از فرآیند برداشتن یون كمپلكس كروم است اما قابل اجرا نمی­باشد، با استفاده از روشهای مبادله یون می­توان به طور مؤثرغلطت یون كروم را كاهش داد ولی این كار خیلی عملی نیست. از مهمترین عیب­های این روش بالا بودن هزینه تولید مواده مبادله كننده یونی و بهره­برداری آن است به علاوه در تعویض یون تنها می­توان از محدوده كمی از درجه pH استفاده كرد.

جذب روشی شناخته شده و مؤثر برای انتقال فلز آلوده كننده سنگین می­باشد، اما ظرفیت جذب باید با جاذب شیمیایی مناسب تقویت و یا تغییر داده شود.

مقادیر كم كروم (تا 5/0 درصد) را می­توان به روش رنگ سنجی در محلول قلیایی به صورت كرومات اندازه گرفت؛ اورانیم و سدیم مزاحم­اند ولی وانادیم اثری ندارد. عبور محلول در 365 تا 370 نانومتر یا با استفاده از یك صافی كه عبور ماكسیمم آن در قسمت بنفش طیف قرار دارد، اندازه گیری می­شود.

خصلت قلیایی محلول استاندارد به كار گرفته شده برای تهیه منحنی مرجع باید همانند محلول نمونه باشد و ترجیهاً غلظت نمكهای خارجی در دو محلول باید یكی باشد محلول­های استاندارد را می­توان از پتاسیم كرومات با خلوص تجزیهای تهیه نمود.

هزاران نمونه از كمپلكس­های كروم (III) وجود دارند كه به جز چند مورد بقیه شش كوئوردیناسیونی هستند. مشخصه اصلی این تركیبات بی اثر بودن سنجش آنها از نظر سینتیكی در محلول آبی است و به خاطر همین بی اثر بودن است كه این همه نمونه­های كمپلكس از كروم می­توان جدا كرد و به همین دلیل است كه قسمت عمده شیمی كلاسیك مربوط به كمپلكس­ها كه توسط پژوهشگران اولیه به خصوص یورگنسن و ورنر مطالعه و بررسی شد، كروم را در بر می­گرفت. این كمپلكس­ها حتی درمواردی كه از نظر ترمودینامیكی ناپایدارند، در محلول دوام می­آورند.

1-1- تعریف چرم:

چرم مهمترین فراورده­ای است كه در فرآیند پوست پیرایی از تأثیر برخی مواد شیمیایی بر پوست به دست می­آید. چرم در برابر هوا و آب نفوذپذیر بوده و در مقابل باكتری ها و عامل­های فیزیكی و شیمیایی محیط مقاومت می­نماید. چرم برای تهیه بسیاری از لوازم مورد نیاز زندگی مناسب است و كاربردهای گوناگونی در زمینه­های مختلف زندگی دارد. با توجه به پوست پیرایی دو نوع چرم ساخته شده و به بازار عرضه می­شود:

الف) چرم­های گیاهی: برای ساخت این نوع چرم از مواد دباغی گیاهی استفاده می­شود.

ب) چرم­های شیمیایی: كه برای ساخت آنها از مواد شیمیایی در پوست پیرایی استفاده می­شود این نوع چرم دارای ضخامت كمتری است.

1-2- لزوم پوست پیرایی:

پوست پیرایی فرآیندی فیزیكو شیمیایی برای تبدیل پوست به چرم است، كه كالایی با ارزش اما فاسد شدنی را به كالایی فاسد نشدنی تبدیل می­كند. پوست از نظر شیمیایی پلیمری از آمینواسیدها است در واقع از رشته­های پروتئینی تشكیل شده است. این رشته­ها به وسیله عوامل فیزیكی و شیمیایی محیط تجزیه می­شوند. در این صورت زنجیره­های پروتین تشكیل دهنده بافت پوست گسسته می­شوند و پوست كیفیت طبیعی خود را از دست می­دهد.

برای جلوگیری از خرابی پوست می­بایست تغییرات به گونه­ای اعمال شوند كه به ماهیت اصلی و ساختار پوست لطمه وارد نسازند. به این تغییرات دباغی پوست (پوست پیرایی) می­گویند.

1-3- پوست پیرایی با نمك­های كروم (دباغی كرومی):

امروزه بیشتر مواد معدنی كه در پوست پیرایی به كار می­رود، از نمك­های كروم (III) و به ویژه سولفات كروم (III) تهیه می­شوند. در روش پوست پیرایی با نمك­های كروم، این نمك­ها با الیاف پوست واكنش می­دهند و پایداری بسیار زیادی به الیاف پوست می­بخشند كه آن را در برابر دمای بالا مقاوم می­سازند.

چرمی كه به این روش ساخته می­شود بسیاری از ویژگی­های مطلوب را ندارد و به وسیله رنگرزی و پوست پیرایی دوباره با مواد گیاهی ویژگی­های یك چرم خوب را پیدا می­نماید.

ویژگی مهم پوست پیرایی كرومی سرعت عمل و راندمان بالای آن است. به همین دلیل این روش پس از كشف آن در زمان كوتاهی رونق زیادی پیدا نمود. به نحوی كه در بعضی كشورها تنها برای این ماده برای پوست پیرایی استفاده می­شود.

1-4- تاریخچه پوست پیرایی با نمك­های كروم (III):

نخستین بار در سال 1858 فریدیش ناب روش پوست پیرایی با نمك­هایی كه كاتیون آنها هیدرولیز می­شوند، همانند نمك­های آهن (III)، آلومینیم و كروم (III) را ارائه داد این روش از آغاز قرن بیستم به طور روز افزون توسعه یافته است.

بر اثر این كشف بود كه چرم سازی از یك كاردستی به صنعت تبدیل شد. نخستین فرآورده­های تجاری چرم كرومی، به آگوست شوتز در سال 1884 نسبت داده شده است. در روش شولتز پوست پیرایی با نمك­های كروم در دو مرحله انجام می­گرفت.

در مرحله اول پوست با یك محلول اسیدی از پتاسیم دی­كرومات (K2CrO7) آغشته شده و در مرحله دوم پتاسیم دی­كرومات در مجاورت یك ماده كاهنده مانند گلوگز به نمك كروم (III) سبز رنگ بر روی سطح پوست تبدیل می­شود.

1-5- معادله واكنش با گاز گوگرد دی اكسید­:

این روش دو مرحله­ای با این كه دارای نقص­هایی است اما به چرم تولید شده كیفیت ویژه و مطلوبی می­دهد.

روش دیگری از پوست پیرایی با نمك­های كروم روش یك مرحله­ای است در این روش از یك نمك كروم (III) كه به آسانی آبكافت می­شود مانند كروم (III) كلرید و یا سولفات استفاده می­شود.

برای نمونه واكنش­های كروم (III) كلرید و سولفات به صورت زیر می­باشند.

در این روش پوست با یك نمك كروم (III) مانند محلول بازی كروم (III) واكنش می­دهد. در این روش قبل از اضافه كردن نمك كروم (III) محیط را اسیدی می­كنند و سپس پوست را در آن قرار می­دهند. در این شرایط توانایی تركیب شدن نمك كروم با پروتئین پوست كاهش می­یابد و در نتیجه نمك كروم امكان نفوذ كردن به درون پوست را پیدا می­كند. پس از اینكه به درون لیف نفوذ كرد pH را بالا می­برند. در نتیجه این تغییرات نمك كروم با پوست واكنش می­دهد.

1-6- شیمی نمك­های كروم (III):

نمك­های كروم (III) در اسیدهای قوی حل می­شود اما در pH بالاتر از 4 به صورت كروم (III) هیدروكسید رسوب می­كند. این نمك­ها می­توانند با تعدادی از مواد آلی واكنش دهند. در pHهای بالا محلول این نمك­ها رنگی­اند.

1-7- شیمی پوست پیرایی با نمك­های كروم (III):

در محلول كروم (III) نیترات، یون نیترات به صورت و یون كروم (III)وجود دارد و تغییری كه در این یون كمپلكس به وجود می­آید اساس شیمی پوست پیرایی با نمك­های كروم (III) را تشكیل می­دهد.

واكنش­هایی كه در محلول این یون روی می­دهد اساساً دو نوع است:

الف) آزاد شدن یون هیدرونیوم بر اثر آبكافت كاتیون كمپلكس و تولید یك نمك بازی براساس معادله شیمیایی زیر:

به هیمن دلیل محلول نمك­های كروم (III) خاصیت اسیدی دارند. انجام این واكنش كه در آن یون تولید می­شود، دلیل روشنی بر وجود مولكولهای آب به صورت لیگاند در كاتیون كمپلكس كروم (III) در محلول نمك­های آن است.

ب) جانشینی شدن آنیون ها به عنوان لیگاند به جای مولكولهای آب در كاتیون كمپلكس در یك واكنش تعادلی در غلظت و دمای معین كه معادله شیمایی آن به صورت زیر است:

در مجاورت نمك­های خنثی مانند KCl احتمال ندارد كه كمپلكس­های آنیونی نیز به وجود آید. یون دی­اكوآتتراكلروكرومات (III)

یون­های كلرید موجود در این كملكس با نقره نیترات رسوب نمی­دهند.

1-8- عامل های بازدارنده (كند كننده):

این عامل­ها آنیونی هستند و با اتم فلز در یون كمپلكس پیوند تشكیل می­دهند. این پدیده به یون پوشاندن اتم مركزی هم معروف است و در بررسی مكانیسم فرآیند پوست پیرایی با نمك­های كروم نیر مفید می­باشد.

از این رو، محلول­هایی كه دارای لیگاندهای قوی­تر هستند به محلول­های كندكننده معروفند.

آنیون اسیدهای كربوكسیلیك می­تواند با دو اتم كروم و یك گروه پلساز، یك حلقه شش ضعلی تشكیل دهند. برای نمونه داریم:

تشكیل كمپلكس با آنیون اسیدهای آلی دو ظرفیتی

تشكیل كمپلكس بایون اكسالات:

كمپلكس كروم (III)با یون اكسالات به اندازه­ای پایدار است كه در مجاورت مقدار زیادی از یون­های اكسالات از پیشرفت فرآیند پوست پیرایی جلوگیری می­نماید.

1-9- مفهوم قدرت بازی:

كروم میل شدیدی برای جذب یون­های هیدروكسید در محلول دارد. واكنش كروم با این یون را می­توان به صورت واكنش سه مرحله­ای با نخستین، دومین و سپس سومین یون هیدروكسید نوشت. تمایل نمك­های كروم در نخستین مرحله واكنش بسیار زیاد است و حتی در pH=2 كه غلظت یون برابر 12-10 مول بر لیتر می باشد، واكنش انجام می­پذیرد.

با افزایش pH محلول در حدود 3 تا 4 دومین یوننیز وارد واكنش می­شود. با افزایش بیشتر pH سومین یوننیز وارد واكنش می­گردد.

(قدرت بازی %33)

(قدرت بازی %66)

(قدرت بازی %100)

نمك­های كروم (III) مورد استفاده در پوست دارای قدرت بازی 33 تا 45 درصد می­باشد. همانطور كه قدرت بازی به معنی یون­هایبا كروم (III) است قدرت اسیدی به بخش اسیدی نمك نسبت داده می­شود. بنابراین مجموع قدرت اسیدی و بازی محلول نمك برابر صد است.

1-10- نقش عامل­های كندكننده در پوست پیرایی با نمك­های كروم (III):

یون كلرید () می­تواند در ساختار یون كمپلكس وارد شود یا در محلول آزاد بماند. این یون تمایل كمی برای ورود به ساختار كمپلكس كروم (III) دارد. اما یون­های دیگر ممكن است تمایل بیشتری برای ورود به ساختار كمپلكس داشته باشد.

برای مثال یون سولفات درنقش یك لیگاند دو دندانه­ایی تمایل زیادی به وارد شدن به ساختار كمپلكس دار می باشد و دو محل كوئوردیناسیون در كمپلكس های كروم (III) را اشغال می­نماید.

واكنش تعداد زیادی از مواد آلی با كروم (III) در محلول و تشكیل كمپلكس­های پایدار مورد بررسی فراوان قرار گرفته است. از این مواد آلی به عنوان عوامل­ كندكننده در فرآیند پوست پیرایی با نمك های كروم (III) استفاده می­شود.

1-11- عامل­های مؤثر بر پوست پیرایی كرومی:

عامل­های مؤثر در پوست پیرایی كرومی عبارتند از­: pH، قدرت بازی محلول، غلظت محلول، دما و زمان.

الف)‌ اثر pH­: در pH­های بالا در (محلولهای قلیایی) توانایی پروتئین برای تركیب شدن با نمك كروم افزایش می­یابد اما افزایش زیاد pH باعث رسوب مواد دباغی كرومی در محلول می­شود در نتیجه تنظیم دقیق pH در این فرآیند ضروری است.

ب) قدرت بازی واكنش دهنده­ها: هرچه كه قدرت بازی بیشتر باشد، كمپلكس­هایی با ملكولهای درشت­تر در محلول به وجود می­آید.

ج) غلظت محلول: غلظت محلول در این فرآیند باید ثابت باشد.

د) اثر دما: در دمای بالا سرعت واكنش به طور كلی افزایش می­یابد و عمل تثبیت كروم بر روی پوست بیشتر می­شود اما بالا رفتن بیش از حد دما باعث ناصافی در چرم شده بنابراین پوست پیرایی را در دمای پایین آغاز می­نماید.

هـ)زمان: سرعت هر واكنش بسته به اندازه pH و دما تغییر می­كند. كنترل مناسب این فرآیند به ارتباط بین زمان، pH و دما بستگی دارد.

1-12- رنگ­آمیزی چرم­:

با استفاده از نمك­های كروم (III) می توان هر نوع رنگی را بر روی انواع مختلف چرم به وجود آورد. رنگ كردن چرم دشواری­های خاص خود را دارا می­باشد. از جمله به دلیل سه بعدی بودن رشته­های چرم، نفوذ رنگینه به داخل چرم از نظر عملی و كاربردی اهمیت بسیار زیادی دارد. از آنجایی كه چرم از مواد پروتئینی تشكیل شده است ماهیت شیمیایی آن بر اثر عوامل پوست پیرایی تغییر می­نماید، بنابراین تثبیت رنگینه تا حدود زیادی با مواد بكار رفته برای پوست پیرایی و همچنین وجود مواد دیگر تركیب شده با پروتئین تغییر می­كند بنابراین تثبیت رنگینه در چرم فرآیند پیچیده­ای است و نیاز به تلفیق دانش­های عملی، هنری و تجربه كاری دارد.

1-13- نظریه تثبیت رنگینه­ها:

هدف از رنگ كردن چرم تثبیت مواد شیمیایی و واكنشگرهای رنگی در الیاف چرم می­باشد. عمق رنگ به چرم ساخته شده بستگی دارد. برای چرم­هایی كه با نمك كروم (III) پوست پیرایی شده­اند از رنگ های اسیدی برای رنگرزی استفاده می­شود. چون مواد رنگزا از نظر اندازه مولكولی، میزان انحلال پذیری، خواص اسیدی و بازی متفاوت­اند تثبیت رنگ در چرم به این عوامل بستگی دارد.

رنگینه­های بازی به وسیله گروهای دارای بار منفی موجود در چرم جذب می­شود. در محیط اسیدی چرم مانند پروتئین پوست اولیه یون­های هیدروژن را جذب می­كند و دارای بار مثبت می­شود و در نتیجه، رنگینه­های بازی كه كاتیونی می­باشند تمایل زیادی به جذب در پوست را دارند. هرقدر pH بالاتر برود چرم دارای بار منفی بیشتری شده و به تثبیت رنگینه بازی كمك می­نماید.

1-14- صنعت چرم سازی و آلودگی محیط زیست:

تبدیل یا تغییر شكل هر ماده و شیئی به منظور استفاده­های گوناگون همراه با ضایعات است. انواع این ضایعات به نوع ماده اولیه و پیچیدگی ساختار و كاربرد فرآورده نهایی بستگی دارد.

این تغییرات اثرات مستقیم و یا غیرمستقیم بر محیط زندگی تمامی موجودات زنده دارند. متأسفانه آلودگی­های محیط زیست به گونه­ای هستند كه حیاتی ترین ماده مورد نیاز بشر یعنی آب و هوا را در بر می­گیرند و باعث زیان­هایی جبران ناپذیری به انسانها، حیوانات، گیاههان و …. می­شوند.

از این رو تمام پساب­های صنعتی به نحوی بر كیفیت آبهای جاری اثر ­گذارده و هنگامی كه این آب به اندازه­ای كیفیت خود را از دست بدهد كه نتوان از آن برای شستشو، شنا و نوشیدن استفاده نمود، آب آلوده شده است.

صنعت چرم­سازی از صنایعی است كه هم به دلیل مصرف زیاد آب و دور ریز آن به صورت پساب و هم به دلیل شدت آلودگی پساب آن برای محیط زیست زیان آور است در پساب این صنعت آلاینده­های گوناگونی مانند BOD بالا، COD بالا، pH نامناسب، نمك­های كروم (III) و كلریدها وجود دارند كه حضور هر یك از این آلاینده­ها در پساب كارخانه­های چرم­سازی مستلزم تصفیه آن است تا میزان آلاینده­های آن به مرز استانداردهای رایج جهانی برسد.

1-15- منبع­ها و منشأهای پساب كارخانه­های چرم سازی:

پساب كارخانه­های چرم سازی از انجام یافتن مرحله­های مختلف این فرآیند به وجود می آید از این رو مراحل را به طور جداگانه مورد بررسی قرار می­دهیم.

خیساندن: پساب این مرحله شامل مواد ضدعفونی كننده ماننده فنول و مواد شوینده مانند چربی و روغن می­باشد.

‌آهك دهی (موزدایی): به منظور موزدایی از آهك استفاده می­كینم كه خاصیت بازی شدید دارد (11pH>) پساب حاصل از این مرحله دارای مواد جامد بسیار زیاد می­باشد. علاوه بر این سولفید خارج شده در این مرحله به زندگی آبزی­ها صدمه زیادی وارد می­سازد و مقدار اكسیژن آب را كاهش می­دهد.

آهك­زدایی، آنزیم­دهی و اسیدی كردن: پساب حاصل از آهك­گیری و آنزیم­دهی شامل مقداری نمك­های كلسیم و آمونیم، مو، چربی های اضافی و مواد تجزیه­نشدنی آنزیم­ها می­باشد.

پوست پیرایی كرومی: محلول نمك­های كروم (III) هنگام تخلیه دارای pH برابر 3 تا 5 است و شامل نمك­های كروم (III)، سولفوریك اسید و فرمیك اسید آزاد و نمك می­باشند. نمك­های كروم (III) حتی در مقدارهای پایین سمی است.

 


از این که از سایت ما اقدام به دانلود فایل ” اندازه گیری یون كروم (III) به روش سینتیكی اسپكتروفوتومتری در پساب رنگی ” نمودید تشکر می کنیم

هنگام دانلود فایل هایی که نیاز به پرداخت مبلغ دارند حتما ایمیل و شماره موبایل جهت پشتیبانی بهتر خریداران فایل وارد گردد.

فایل – اندازه گیری یون كروم (III) به روش سینتیكی اسپكتروفوتومتری در پساب رنگی – با کلمات کلیدی زیر مشخص گردیده است:
اندازه گیری یون كروم (III) به روش سینتیكی اسپكتروفوتومتری در پساب رنگی ;اثر قدرت یونی;رنگ ­آمیزی چرم­

جعبه دانلود

برای دانلود فایل روی دکمه زیر کلیک کنید
دریافت فایل


شما ممکن است این را هم بپسندید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *