حذف رنگ نساجی

یازدهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ها و ایده های خلاقانه خود در منوی "پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ها یاری نموده اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده های جالب، علاوه بر قدردانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح های جدید شما عزیزان هستیم.

نام ایده: حذف رنگ نساجی مستقیم مشکی 22 از نمونه های آب توسط تفاله کنجد
نام ارائه دهنده/دهندگان: پارمیس نوری پرتو، مروا نصیری، سارا خطیب زاده، مبینا منصوری
زمینه و نوع پروژه: فیزیک
درجه سختی: دشوار
نام مدرسه: مجتمع آموزشی غیردولتی سوده

چکیده

هدف دانش در این آزمایش حذف رنگ از پساب های صنایع بود. آن ها برای حذف رنگ از آب از تفاله کنجد استفاده کردند، تتفاله کنجد بعد از روغن گیری، دور ریخته می شود ولی دانش آموزان در اینجا به عنوان ماده ایی که کمک می کند آلودگی رنگ نساجی را از آب حذف کند به عنوان روشی مفید و ارزان قیمت استفاده کردند.

مقدمه

امروزه تقاضا برای حفظ محیط زیست پاك روز به روز در حال افزایش می باشد. با پیشرفت تمدن بشری و توسعه فناوری و ازدیاد روزافزون جمعیت، در حال حاضر دنیا با مشكلی به نام آلودگی در هوا و زمین روبه رو شده است كه زندگی ساكنان كره زمین را تهدید می كند. آلایندگی محیط زیست از منابع گوناگون صورت می گیرد.

آلایندگی آب عبارت است از افزایش خارج از حد مجاز مواد شیمیایی، فیزیكی یا بیولوژیكی كه موجب تغییر خواص و نقش اساسی آن در مصارف ویژه اش شود. عوامل آلاینده آب بسیار گوناگون اند و می توانند هم منابع آب های زیر زمینی و هم آب های سطحی را آلوده كنند.

آلایندگی صنعتی ممكن است از یك لوله فاضلاب صنعتی مستقیماً وارد محیط آبی گشته و یا بر اثر نشت از خط لوله ها و مخازن زیرزمینی پدید آید. بسیاری از ضایعات صنعتی به آبزیان، زیان های جبران ناپذیری می رسانند. این ضایعات به علت كاهش مقدار زیادی از اكسیژن محلول در آب است كه موجب كاهش اكسیژن مورد نیاز برای آبزیان می شوند.

وارد شدن تركیبات فسفردار و نیتروژن دار در آب موجب رشد جلبك هایی می شود كه ضمن ایجاد بو و مزه غیرطبیعی آب، اكسیژن آب را مصرف كرده و باعث كاهش میزان آن و بروز صدمات و تلفات آبزیان می شود. شهرها و دیگر مناطق مسكونی نیز در آلایندگی آب مشاركت فعال دارند.

این مناطق با وارد كردن فاضلاب های آلوده به مواد شیمیایی به كار رفته در امور منزل، باعث آلایندگی آب های سالم می شوند.

كلیه پاك كننده هایی كه وارد آب های سطحی می شوند تركیباتی را به آب ها اضافه می كنند كه اگر خنثی نشوند و یا توسط میكرو ارگانیسم ها تجزیه و تركیب نشوند به صورت سمی مهلك زیان بسیاری برای آبزیان به بار می آورند. بنابراین بازیافت و مصرف دوباره آب از منابع گوناگون در سال های اخیر مورد توجه زیادی واقع شده است. جریانهای آب خارج شده از صنایع نساجی شامل مقادیر زیادی از رنگ زاهای كمپلكس فلزی می باشند كه از فرایند رنگ رزی ایجاد می شوند. به عنوان مثال برای رنگ كردن یك كیلوگرم كتان با رنگدانه ها حدود 70-150 لیتر آب مورد نیاز است.

این مسئله نشان می دهد كه تصفیه پساب های صنایع نساجی بسیار ضروری می باشد. هدف دانش در این آزمایش حذف رنگ از پساب های صنایع بود. آن ها برای حذف رنگ از آب از تفاله کنجد استفاده کردند، تتفاله کنجد بعد از روغن گیری، دور ریخته می شود ولی دانش آموزان در اینجا به عنوان ماده ایی که کمک می کند آلودگی رنگ نساجی را از آب حذف کند به عنوان روشی مفید و ارزان قیمت استفاده کردند.

کنجد دارای پروتئین، ویتامین های B,D,E,F و لسیتین می باشد. مقدار روغن آن در حدود 50% است روغن کنجد مرکب از حدود 70% اسیدهای جرب اشباع نشده مانند لینولئیک اسید، اولئیک اسید و مقداری اسیدهای چرب اشباع شده مانند اسید پالمتیک و آراشیدیک اسید می باشد. روغن کنجد یکی از روغن های اشباع نشده و مفید برای بدن است و در آمریکای شمالی و کانادا به مقدار زیاد مصرف می شود و دلیل آن این است که این روغن نه فقط کلسترول بدن را بالا نمی برد بلکه آن را کاهش می دهد.

برای تهیه روغن کنجد معمولا دانه ها را می شویند تا رنگ روی آن از بین برود سپس دانه ها را آسیاب کرده و در آب می ریزند تا پوست آن که سبک است روی آب بیاید که آن را می گیرند. بعد دانه ها را خشک کرده و در آب جوش می ریزند و خمیر می کنند. این خمیر را تحت فشار قرار داده تا روغن آن جدا شود.

این روغن را روغن سرد فشار اول می نامند و از تفاله باقیمانده تحت اثر فشار و گرما روغنی به دست می آید که به نام روغن گرم یا فشار دوم معروف است که البته ارزش غذایی روغن سرد را ندارد

تفاله باقیمانده از این مرحله را معمولا برای علوفه دام ها به کار می برند. مخصوصا این تفاله از نظر داشتن مواد پروتئینی غذای خوبی برای گاوهای شیرده است. اگر می خواهید از روغن کنجد استفاده کنید دقت کنید که روغن سرد فشار اول باشد. زیرا در اثر حرارت دادن روغن کنجد خواص خود را از دست می دهند.

در این کار پژوهشی دانش آموزان از تفاله کنجد به عنوان جاذب طبیعی استفاده کردند. ابتدا تفاله کنجد پس از جمع آوری، در آزمایشگاه در هاون به خوبی سابیده شد. برای خرد کردن جاذب آسیاب برقی خانگی و در نهایت از الک های ریز قنادی استفاده گردید.

به منظور مطالعه اثر pH در میزان حذف رنگ و به دست آوردن pH بهینه، 1/0 گرم از رنگ را به کمک ترازو وزن کرده و در بشر 500 میلی لیتر آب حل کردند. به کمک اسید هیدرو کلریدریک pH محلول را به 2 رساندند.

در مرحله بعد مقدار 50 میلی لیتر از آن را در ارلن ریخته و مقدار 2 گرم از تفاله کنجد را به آن اضافه کرده و به مدت ده دقیقه هم زدند. کاغذ صافی را روی ارلن جدیدی گذاشتند. در مرحله بعد محلولی که به مدت 10 دقیقه هم خورده بود را روی کاغذ صافی ریختند.

با توجه به این که مقدار ماده جاذب نیز در میزان حذف رنگ و شفافیت آب خروجی از پایین قیف نقش دارد در آزمایشی 1/0 گرم از رنگ نساجی را در 500 میلی لیتر آب در بشر ریخته و به کمک اسید هیدروکلریدریک pH آن را به 2 می رسانیم و آن را روی همزن مغناطیسی قرار می دهیم و بهم بخورد و 50 میلی لیتر از آن را داخل ارلن ریخته و سپس یکبار 2 و یکبار 4 گرم از پودر تفاله کنجد رو در آن گذاشته و اجازه می دهیم که به خوبی در حدود 10 دقیقه هم زده شود و سپس به کمک غذای صافی رنگ و تفاله کنجد را از آن جدا می کنیم؛ شفافیت محلول خروجی 4 گرم نسبت به 2 گرم تفاله کنجد بیشتر است و این که مقدار حذف رنگ در این حالت بیشتر است.

به کمک این روش می توان به جای صرف هزینه های بالا برای تصفیه آب و حذف مواد رنگی و سمی از آب، از ضایعات کشاورزی و هزینه کم آب را تصفیه کنیم و به این ترتیب از ورود مواد رنگی سمی به محیط زیست جلوگیری کنیم.
  
مهارت های کسب شده
1. چگونگیتفکر طراحی
2. چگونی پژوهش و استخراج مطالب
3. آشنایی با استاندارهای طراحی و نحوه ارائه ایده در گام های اولیه و نهایی
4. آشنایی با روش های ایده یابی
5. آشنایی با نگارش مقاله
6. آشنایی با موارد استاندارد پروژه
7. آشنایی با گیاه کنجد و کاربرد آن
8. آشنایی با نحوه تهیه روغن کنجد
9. آشنایی با راه های حذف رنگ از پساب ها