شکل (۱-۱۷) نمودار لنگمویر جذب رنگ آنیلین بلو……………………………………………۴۰
شکل (۱-۱۸) نمودار لنگمویر جذب رنگ آزو کارمین جی …………………………………..۴۱
شکل (۱-۱۹) نمودار فرندلیچ جذب رنگ آنیلین بلو ………………………………………….۴۲
شکل (۱-۲۰) نمودار فرندلیچ جذب رنگ آزو کارمین جی ………………………………….۴۳
شکل (۱-۲۱) نمودار تمکین جذب رنگ آنیلین بلو ……………………………………………۴۴
شکل (۱-۲۲) نمودار تمکین جذب رنگ آزو کارمین جی…………………………………….۴۵
عنوان صفحه
شکل (۱-۲۳) نمودار سنتیک شبه درجه اول جذب رنگ آنیلین بلو……………………………۴۸
شکل (۱-۲۴) نمودار سنتیک شبه درجه دوم جذب رنگ آنیلین بلو……………………………۴۹
شکل (۱-۲۵) نمودار سنتیک الوویچ جذب رنگ آنیلین بلو……………………………………۵۰
شکل (۱-۲۶) نمودار سنتیک نفوذ درون ذره ای رنگ آنیلین بلو………………………………۵۱
شکل (۱-۲۷) نمودار سنتیک درجه اول رنگ آزوکارمین جی………………………………..۵۲
شکل (۱-۲۸) نمودار سنتیک درجه دوم رنگ آزوکارمین جی………………………………..۵۳
شکل (۱-۲۹) نمودار سنتیک الوویچ رنگ آزوکارمین جی……………………………………۵۴
شکل (۱-۳۰) نمودار سنتیک نفوذ درون ذره ای رنگ آزوکارمین جی……………………….۵۵
شکل (۱-۳۱) نمودار Ln kc بر حسب ۱/T برای تخمین پارامتر­های ترمو دینامیکی رنگ آزو کارمین جی بر روی آلومینای فعال اصلاح شده با نانو ذرات نقره ……………………………….۵۹

شکل (۱-۳۲) نمودار Ln kc بر حسب ۱/T برای تخمین پارامتر­های ترمو دینامیکی رنگ آنیلین بلو بر روی آلومینای فعال اصلاح شده با نانو ذرات نقره …………………………………………۵۹
شکل (۲-۱) فرمول ساختاری سانست یلو…………………………………………………………..۷۵
شکل) ۲-۲) مراحل مختلف استخراج نقطه ابری…………………………………………………۷۷
شکل (۲-۳) طیف مرئی- فرابنفش سانست یلو……………………………………………………..۷۹
شکل (۲-۴) تاثیر نوع سورفکتانت بر کارایی استخراج سانست یلو………………………………..۸۰.
شکل (۲-۵) تاثیر نوع حلال بر کارایی استخراج سانست یلو……………………………………….۸۱
شکل (۲- ۶) نمودار پارتو پلات…………………………………………………………………..۸۴
شکل (۲-۷) نمودار پارتوپلات اصلاح شده………………………………………………………۸۵
شکل (۲-۸) اثرپارامترهایی نظیر غلظت سورفکتانت، غلظت نمک، pH و دما بر روی استخراج سانست یلو……………………………………………………………………………………………۸۶
شکل(۲-۹) نمودار سطح پاسخ سانست یلو……………………………………………………….۸۹
شکل (۲- ۱۰) منحنی کالیبراسیون داده های به دست آمده برای سانست یلو……………………….۹۱
بخش اول
حذف رنگ­های آزوکارمین جی و آنیلین بلو با بهره گرفتن از نانوذرات نقره تثبیت شده روی آلومینای فعال
فصل اول
مقدمه و تئوری
۱-۱- نانومتر و نانو تکنولوژی
مقیاس نانومتر معمولاً به عنوان ۱۰۰-۱ نانومتر تعریف شده است و یک نانومتر یک میلیاردم متر است. فناوری نانو یک زمینه از علوم کاربردی با تمرکز بر طراحی، سنتز، شناسایی واستفاده از مواد و دستگاه در مقیاس نانو می­باشد. این شاخه از دانش یک زیر دسته بندی از تکنولوژی در علم کلوئیدی، زیست شناسی، فیزیک، شیمی و دیگر رشته­ های علمی می­باشد و شامل مطالعه پدیده و دستکاری مواد در مقیاس نانو می­باشد. یکی از جنبه­ های منحصر به فرد از فناوری نانو، نسبت افزایش زیاد سطح به حجم موجود در بسیاری از مواد در مقیاس نانو است که امکانات جدیدی را در علم سطح مثل شیمی سطح ارائه می­دهد [۱].
۱-۲- نانو مواد
کلیه مواد رایج هم چون فلزات، نیمه هادی­ها، شیشه، سرامیک و پلیمرها توانایی رسیدن به ابعاد نانو را دارا می­باشند. موادآلی و معدنی، ذرات بلوری یا به شکل پودر یا ذرات پخش شده در یک ماتریس، به صورت ذرات منفرد و جدا از هم یا به صورت کلوخ های کلوئیدی، سوسپانسیون و محلولها یا امولسیونی و غیره دارای ساختار‌های نانو‌مواد می‌باشند [۲]. خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی ماده تبدیل شده به ابعاد نانو نسبت به خواص آن در ابعاد ماکرویی کاملاً متفاوت است. در مقیاس نانو، خواص ایجاد شده با توجه به اندازه سلول، تسلط پدیده ­های سطحی و اثرات کوانتومی، اغلب بسیار مطلوب می­باشد. این خواص جدید و منحصر به فرد مواد نانو ساختار، نانوذرات و دیگر نانو فناوری­های مرتبط منجر به بهبود کاتالیزورها، افزایش استحکام و مقاومت و بسیاری از ویژگی­های جالب دیگر شده است.
نانو مواد را می­توان در یک طبقه بندی کلی، به دو دسته نانوبلورها ^[۱]و نانو ذرات^[۲] تقسیم کرد:
۱-نانوبلورها: عبارتند از مواد چند بلوری با اندازه دانه­ های کمتر از ۱۰۰ نانومتر.
۲-نانو ذرات:عبارتند از ذرات بسیار کوچک با ابعاد ریز (کمتر از ۱۰۰ نانومتر) که به عنوان بلوک­های ساختمانی نانو مواد بلوری در نظر گرفته می­شوند [۳].
۱-۲-۱- نانوذرات
نانو ذرات ذره­هایی هستند که ابعاد آن­ها در حدود ۱تا۱۰۰ نانومتر باشد. نانو ذرات علاوه بر نوع فلزی، عایق­ها، نیمه هادی‌ها، ترکیبی نظیر ساختارهای هسته‌لایه را نیز در بر می‌گیرند. همچنین نانوکره‌ها، نانومیله‌ها، و نانوفنجان‌ها جزء اشکالی از نانو ذرات در نظر گرفته می‌شوند. نانو ذرات در اندازه‌های پایین نانوخوشه به حساب می‌آیند. نانو بلورها و نقاط‌ کوانتومی نیمه ‌هادی نیز زیر مجموعه نانو ذرات هستند. چنین نانو ذراتی در کاربردهای بیودارویی به عنوان حامل دارو و عوامل تصویربرداری استفاده می‌شوند [۴].
۱-۳- خصوصیات ویژه نانو ذرات
۱-۳-۱- افزایش نسبت سطح به حجم
افزایش نسبت سطح به حجم نانو ذرات باعث می­ شود که اتم­هایی که روی سطح قرار دارند، اثر بسیار بیشتری بر خواص فیزیکی ذرات در مقایسه با اتم­های درون حجم ذرات داشته باشند که این ویژگی باعث می­ شود واکنش پذیری ذرات به شدت افزایش یابد وعلاوه بر این افزایش سطح ذرات باعث تغییر فشار سطحی شده و به تغییر فاصله بین ذرات یا فاصله بین اتم­های ذرات منجر می­ شود و این تغییر در فاصله بین اتم­های ذرات و هندسه ذرات روی خواص الکترونیکی ماده هم اثر می­ گذارد [۴].
۱-۴- 
نقره عنصر براق فلزی می­باشد و در موقعیت چهل و هفتم جدول تناوبی قرار گرفته و با نماد Ag که از کلمه Argentum می ­آید، نشان داده می­ شود و شصت و سومین فلز فراوان در پوسته زمین است. عنصر نقره یک فلز واسطه چکش خوار با ظاهر فلزی براق به رنگ سفید است. در بین تمام عناصر نقره دارای بالاترین هدایت الکتریکی و هدایت حرارتی است و کمترین مقاومت تماسی را دارد. نقره در هوای خالص و آب پایدار است [۵].
از آنجا که ترکیبات نقره محلول برای برخی از باکتری­ ها، ویروس­ها، جلبک­ها و قارچ­ها سمی هستند، برنامه ­های مختلف بر اساس اثرات میکروب کشی قوی از ترکیبات نقره پدید آمدند. نقره در پارچه­ها برای مهار رشد باکتری­ ها استفاده شده است و قادر به از بین بردن ۶۵۰ نوع بیماری ناشی از میکروارگانیسم­ها می­باشد. بیماری­های مختلف اعم از بیماری­های روانی با بهره گرفتن از ترکیبات نقره درمان می­شوند [۶].
نانو ذرات نقره ذرات ریزی از فلز نقره هستند که حداقل ابعادی کمتر از ۱۰۰ نانومتر دارند. نانوذرات نقره به دو صورت عمده تولید و به کار مى­رود که شامل یون­هاى نقره و نقره­ى فلزى مى­شود. منظور از یون­­­هاى نقره، سوسپانسیونى است که ذرات نقره در آن به صورت یون­هایى است که از ترکیب نقره­ى موجود در ماده­ى حامل حاصل می­ شود و تأثیر آن از طریق مکانیسم یونى میسر مى­گردد. ترکیب مذکور اکثراً بر اساس نیترات نقره یا کلرید نقره مى­باشد که در حامل سوسپانسیون که معمولاً آب مى­باشد تأثیر خود را نمایان مى­سازد. در صورت دیگر، نانوذرات به شکل نقره­ى فلزى در ماده­ى حامل که معمولاً آب یا اتانول است وجود دارند و از طریق مکانیسم کاتالیستى عمل مى­کنند. البته نانوذرات نقره به صورت پودر نیز تولید می­ شود که براى استفاده به صورت سوسپانسیون در ماده­ى حامل آماده سازى می­گردد و یا اینکه مستقیماً به عنوان ماده­ى افزودنى مصرف مى­گردد [۷].
نانونقره دارای خواص شیمیایی و بیولوژیکی است که برای مصرف کنندگان محصولات، تکنولوژی مواد غذایی، نساجی و صنایع پزشکی جذاب است. همچنین دارای خواص نوری و فیزیکی منحصر به فرد است و پتانسیل زیادی برای کاربرد­های پزشکی دارد. فعالیت ضد میکروبی قوی نانو نقره یک دلیل عمده برای توسعه محصولات حاوی نانو نقره است. از بیش از صد محصولات مصرفی که حاوی نانو مواد است، تقریباً ۲۵ درصد حاوی نانو نقره می­باشد. محصولات مصرفی حاوی نانو نقره شامل پارچه مقاوم در برابر بو، الکترونیک و لوازم خانگی، لوازم آرایشی و محصولات مراقبت شخصی، دستگاه­های پزشکی، ضدعفونی کننده آب، اسپری اتاق، اسباب بازی کودکان و مکمل­های سلامت می­باشد [۶].
۱-۵- روش­های سنتز نانونقره در فاز محلول
روش­های مختلفی برای سنتز نانو ذرات نقره استفاده شده ­اند که می­توان احیای شیمیایی یون­های نقره در محلول­های آبی یا غیر آبی، روش­های بر پایه بستر، احیای الکتروشیمیایی، احیا به کمک امواج اولتراسونیک، احیای فتوکاتالیتیکی یا احیا توسط تهییج نوری، سنتز به کمک امواج ریز موج، احیای تابشی، روش میکرو امولسیون، احیای بیوشیمیایی و … را نام برد [۸].
مهم­ترین نکته در سنتز نانو ذرات نقره جلوگیری از کلوخه شدن و به هم چسبیدن این نانو ذرات در طول سنتز و نگهداری آن­ها می­باشد. نانو ذرات تهیه شده نسبت به مجتمع و حجیم شدن ناپایدارند واین مسئله سبب رشد آن­ها در یک محیط مایع می­ شود که باعث از دست دادن خواص نانویی این ذرات می­ شود. به همین دلیل اغلب از عوامل پایدارساز، برای جلوگیری از به هم پیوستن ذرات استفاده می­ شود. دو روش عمده که برای پایدارسازی نانوذرات به کار می­روند پایدارسازی الکترواستاتیکی و پایدارسازی به روش استقرار اجزا در فضا می­باشند. در روش اول، از ترکیبات یونی مثل هالیدها، کربوکسیلات­ها و یا پلی­آکسوآنیونها استفاده می­ شود .این ترکیبات وقتی در محلول­­ها حل شوند جذب سطوح ذرات فلزی شده و یک لایه دوگانه الکتریکی اطراف ذره تشکیل می­ دهند که باعث دافعه کولونی شده از تجمع ذرات جلوگیری می­ کنند. در روش دوم از ماکرومولکول­هایی مثل پلیمرها و یا اولیگومرها استفاده می­ شود این مولکول­های بزرگ به سطوح ذرات فلزی می­چسبند. با نزدیک شدن ذرات فلزی، ماکرومولکول­ها در هم تنیده شده و از به هم چسبیدن و مجتمع شدن ذرات فلزی به هم جلوگیری می­ کنند [۹].
روش کاهش شیمیایی رایج­ترین روش از همه روش­ها برای تولید نانو ذرات نقره می­باشد مهم­ترین مزیتی که این روش ارائه می­دهد شامل عملکرد بالا از نانو ذرات تجمع نیافته، قیمت پایین و سهولت کارایی آن می­باشد [۱۰]. این روش بر اساس کاهش نقره نیترات در محلول آبی با یک عامل کاهنده در حضور مقدار مناسب از تثبیت کننده می­باشد که رشد نانو ذرات نقره مختل نشده از تجمع را کنترل می­ کند. سدیم بورهیدرید، هیدرازین، اتانول و اتیلن گلیکول مثال­هایی از عامل کاهنده می­باشند. در تشکیل نانو ذرات نقره به وسیله روش کاهش شیمیایی، اندازه ذرات و حالت تجمعی از نانو ذرات نقره بستگی به پارامترهای مختلفی مثل غلظت اولیه نقره نیترات، عامل کاهنده، تثبیت کننده و نسبت غلظت مولی از عامل کاهنده به نقره نیترات دارد. از مهم ترین خصوصیات نانوذرات نقره مى توان به مطابقت با شرایط مختلف جوى، آنتى اسید وآنتى-آنیون، سازگار با محیط زیست و غیر سمى بودن اشاره کرد [۱۱].
۱-۶- آلومینای فعال
آلومینای فعال یک شکل گرانوله (دانه ریز) از آلومینیوم اکسید است. مواد خام معمولی برای به دست آوردن آلومینای فعال بوکسیت می­باشد. این ماده بسیار متخلخل است و سطح بسیار بزرگی دارد و دارای ظرفیت جذب بزرگی در واحد وزن می­باشد. این ماده حتی زمانی که با آب اشباع شده است، خشک به نظر می­رسد و علاوه بر این نسبت به اکثر مایعات و گازها از نظر شیمیایی بی اثر است. مقاومت عالی در برابر رسوب گذاری توسط پلیمریزاسیون الفین، امکان استفاده گسترده آلومینای فعال در صنایع پتروشیمی را می­دهد. آلومینای فعال جاذب مورد استفاده برای حذف فلورید، آرسنیک، سلنیوم و مواد آلی طبیعی از آب می­باشد. عمل جذب آلومینای فعال یک فرایند فیزیکی/ شیمیایی است که در آن یون­های درون محلول بر روی سطح اکسید شده آلومینای فعال جذب می­شوند. از مزایای این ماده در مقایسه با دیگر جاذب­ها این است که نه تراکم مویینگی و نه آب آزاد، خواص ساختاری آن را از بین نمی­برد [۱۲].
۱-۷- جذب سطحی
‏جذب به دو شکل سطحی و درونی انجام می­گیرد. در جذب درونی حل شونده به درون منافذ جامد نفوذ و به سطوح داخلی مانند زنجیر می‌چسبد. جذب سطحی فرآیندی است که زمانی رخ می­دهد که یک گاز یا مایع محلول در سطح جامد یا مایع تجمع می­یابد. به عبارت دیگر جذب سطحی میزان چسپندگی از اتم­ها، یون­ها، مولکول­های زیستی یا مولکول­های گاز، مایع و یا جامد حل شده به یک سطح می­باشد و این فرایند یک فیلم از ماده جذب شده (اتم­ها یا مولکول­های انباشته شده) روی سطح جاذب ایجاد می­ کند. این فرایند پدیده ای سطحی ویک نتیجه از انژی سطحی است. جذب سطحی عمدتاً بر روی دیواره­ های منافذ و یا در سایت­های خاصی در داخل ذرات اتفاق می­افتد. از آنجا که منافذ به طور کلی کوچک هستند، مساحت سطح داخلی بزرگتر از منطقه­های خارجی است. تفکیک به دلیل تفاوت در وزن مولکولی، شکل و یا قطبیت باعث می­ شود برخی مولکول­ها بیشتر از مولکول­های دیگر روی سطح نگه­داشته شوند. ماهیت دقیق اتصال بستگی به جزئیات مربوط به گونه­ های درگیر دارد. فرایند جذب سطحی به دو روش زیر رخ می­دهد [۱۳].
۱-۷-۱- جذب سطحی فیزیکی
در جذب سطحی فیزیکی ماده جذب شده به وسیله نیروهای واندروالسی جذب سطح می­شوند بنابراین مولکول­هایی از گاز که جذب سطحی شده‌اند، تا همان حد تحت تاثیر قرار گرفته‌اند که گویی مایع شده باشند [۱۳].