تاثیر اصلاح سطح کربن فعال توسط پلاسمای سرد بر ظرفیت جذب رنگ رودامین بی

بسیاری از رنگ های مورد استفاده در صنایع مختلف سمی و مضر هستند و هنگامی که در پساب رها می شوند باعث بروز مشکلات زیست محیطی و سلامتی می شوند. رودامین B یکی از رنگ های پر کاربرد در صنعت نساجی، چاپ و چرم است که برای انسان و سایر جانوران مضر می باشد. از بین روش های مرسوم فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی حذف رنگ، جذب یکی از روش های ساده و موثر برای حذف رنگ از پساب می باشد. کربن فعال جاذب مناسبی برای حذف  این نوع آلاینده ها از فاز مایع بوده و از صدمات زیست محیطی حاصل جلوگیری می کند. بسته به نوع آلاینده می توان میل ترکیبی کربن فعال را با روش های اصلاح بهبود بخشید. یکی از روش های بهبود ظرفیت جذب کربن فعال، اصلاح آن با پلاسما می باشد. بنابراین در این تحقیق سطح کربن فعال به منظور افزایش ظرفیت جذب نسبت به رنگ رودامین B توسط پلاسمای سرد اصلاح شد.

کربن فعال از چوب سالم و پوسیده راش با روش فعال سازی شیمیایی توسط ZnCl2 در دمای کربونیزاسیون oC 400 و نسبت آغشته سازی 70 درصد تهیه شد. با استفاده از روش BET و جذب N2 در دمای k 77  سطح ویژه، حجم و میانگین قطر حفرات اندازه گیری شد.  اصلاح سطح کربن فعال ها توسط پلاسمای تخلیه سد دی الکتریک(DBD) در یک راکتور صفحه به صفحه  در سه سطح زمان و در سه سطح ولتاژ انجام گرفت. به منظور ارزیابی تغییرات ایجاد شده در ساختار کربن فعال از طیف بینی FT-IR و میکروسکوپ روبشی الکترونی(SEM) استفاده شد. سپس قابلیت حذف رنگ رودامین B از محلول آبی توسط کربن فعال اصلاح شده بررسی و نتایج با کربن فعال اصلاح نشده مقایسه شد.

فعال سازی شیمیایی پیش ترکیب ها منجر به ساخت کربن های فعال با منافذ میکرو شد. سطح ویژه و حجم حفرات کل کربن فعال حاصل از چوب سالم بیشتر از چوب پوسیده به دست آمد. بالعکس ظرفیت جذب رنگ رودامین کربن فعال تهیه شده از چوب پوسیده بیشتر بود. تغییر ولتاژ تاثیر شگرفی بر ظرفیت جذب رنگ کربن های اصلاح شده با پلاسما نداشت، با این وجود بهبود 20 درصدی در شرایط اعمال ولتاژ kv 2 برای مدت زمان اصلاح دو دقیقه حاصل شد. با افزایش زمان اصلاح از ظرفیت جذب نمونه ها کاسته شد. نتایج طیف بینی FTIR نشان داد که در اثر  اصلاح کربن فعال با استفاده از روش پلاسمای سرد، گروه های عاملی حاوی اکسیژن در سطح افزایش یافته و سطوح کربن فعال اندکی اسیدی شد. بهبود ظرفیت جذب کربن های فعال اصلاح شده با پلاسما را به می توان به غنی شدن سطح با همین گروه ها و در نتیجه افزایش جاذبه های الکترو استاتیکی و برهم کنش های واندروالسی با رنگ کاتیونی رودامین B نسبت داد. با توجه به تصاویر میکروسکوپ روبشی تهیه شده مشاهده شد که مرفولوژی سطوح کربن فعال در اثر تیمار با پلاسمای سرد تغییر نکرده است.

کربن فعال های تهیه شده از پیش ترکیب های لیگنوسلولزی با منبع یکسان در صورتی که در معرض تخریب های بیولوژیکی مثل پوسیدگی قارچی قرار گرفته باشند رفتار جذب متفاوتی در برابر رنگ ها خواهند داشت. علاوه بر این، عمل آوری با پلاسمای سرد در شرایط بهینه ولتاژ و زمان تیمار می تواند روش اصلاح مناسبی به منظور افزایش ظرفیت جذب کربن فعال برای حذف آلاینده های رنگی مانند رودامین B در فاز مایع بدون ایجاد تغییرات قابل توجه در ساختار مورفولوژیکی آن باشد.