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
قیمت فایل فقط 29,900 تومان
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 ترتیب زیر 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
ppm2كرومIII)) 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 تجزیه ای 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 یون نیز وارد واكنش میشود. با افزایش بیشتر pH سومین یون نیز 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 یونهای با 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.
قیمت فایل فقط 29,900 تومان
برچسب ها : اندازه گیری یون كروم (III) به روش سینتیكی اسپكتروفوتومتری در پساب رنگی , اثر قدرت یونی , رنگ آمیزی چرم