شکل ۲-۳- نمودار کالیبراسیون محلول MG در λ_max=617nm
۲-۵- روش کار
۲-۵-۱- روش کار بررسی اثر غلظت اولیه MG در فرایند تخریب سونوشیمیایی
mL 30 از محلول MG به غلظت اولیه ۱و ۵ و۱۰و۲۰ و۳۰و۴۰ و۵۰ (mgL^-1) را تهیه کرده و در داخل بالن ته‌گرد mL 50 می‌ریزیم.   از بالن در تماس با آب حمام التراسونیک است. محدوده ی تغییرات دمایی حمام ℃۲± می‌باشد. جذب اولیه محلول‌هایمان را یادداشت کرده و سپس حمام التراسونیک را روشن می‌کنیم و همزمان کرونومتر راروشن می‌کنیم و در بازه های زمانی ۵ دقیقه نمونه‌برداری می‌کنیم و جذب را توسط دستگاه اسپکتروفتومتردر λ_max ، nm617 اندازه‌گیری می‌کنیم. سپس با بهره گرفتن از نمودار کالیبراسیون رسم شده مقادیر جذب را به غلظت تبدیل می‌کنیم.
۲-۵-۲- روش کار بررسی اثر امواج ماورا صوت در تخریب سونوشیمیایی MG
mL 30 از محلول MG به غلظت mgL^-130 را تهیه کرده و به داخل بالن ته‌گرد mL 50 می‌ریزیم.   از بالن در داخل آب حمام التراسونیک فرو رفته است. دمای حمام را در ℃۲±۲۵ تنظیم می‌کنیم. بقیه مراحل مطابق با روش کار ذکر شده در بخش ۲-۵-۱ می‌باشد.
۲-۵-۳- روش کار بررسی اثر پرسولفات در تخریب التراسونیکی MG
mL30 از محلول MG با غلظت mgL^-1 ۳۰ که حاوی پرسولفات پتاسیم به غلظت L/g 11 را تهیه و آن را داخل بالن ته‌گرد با گنجایش mL 50 ریخته و سپس آن را به حمام التراسونیک با فرکانس kHz35 منتقل می‌کنیم.   از بالن داخل آب حمام التراسونیک می‌باشد. دمای حمام ℃۲±۲۵ است. بقیه مراحل مطابق با روش کار ذکر شده در بخش ۲-۵-۱ می‌باشد.
۲-۵-۴- روش کار بررسی اثر آهن در فرایند تخریب سونوشیمیایی MG
mL 30 از محلول MG به غلظت mgL^-1 ۳۰ را که حاوی کلرید آهن به غلظتL /g1/0 است را تهیه کرده و داخل بالن ته‌گرد mL 50 می‌ریزیم.   از بالن در تماس با آب حمام التراسونیک است. دمای حمام ℃۲±۲۵ می‌باشد. بقیه مراحل را مطابق با روش کار ذکر شده در بخش ۲-۵-۱ انجام می‌دهیم.
۲-۵-۵- روش کار بررسی اثر پرسولفات فعال‌شده توسط آهن در تخریب سونوشیمیایی MG
mL 30 از محلول MG با غلظت mgL^-130 و پرسولفات پتاسیم به غلظت L/g 11 را به همراه کلرید آهن (II) به غلظت L / g1/0 را تهیه کرده و آن را داخل بالن ته‌گرد mL 50 می‌ریزیم و سپس آن را به حمام التراسونیک که دمایش ℃۲±۲۵ می‌باشد منتقل می کنیم   از بالن در تماس با آب حمام التراسونیک می‌باشد. بقیه مراحل مطابق با روش کار ذکر شده در بخش ۲-۵-۱ می‌باشد.
۲-۵-۶- روش کار بررسی اثر رزین آهن در فرایند تخریب سونوشیمیایی MG
mL30 از محلول MG به غلظت mgL^-1 ۳۰ را که حاوی رزین آهن g / L 5 است را تهیه کرده به درون بالن ته‌گرد با گنجایش mL50 منتقل می‌کنیم.   از بالن در تماس با آب حمام التراسونیک می‌باشد. دمای حمام ℃۲±۲۵ است. بقیه مراحل مطابق با روش کار ذکر شده در بخش ۲-۵-۱ انجام می‌دهیم.
۲-۵-۷- روش کار بررسی اثر کبالت در فرایند تخریب سونوشیمیایی MG
mL 30 از محلول MG با غلظت mgL^-1 ۳۰ را که حاوی نیترات کبالت به غلظت L/g 11است را تهیه کرده و در داخل بالن ته‌گرد mL50 می‌ریزیم.   از بالن در تماس با آب حمام التراسونیک با فرکانس kHz 35می‌باشد. دمای حمام ℃۲±۲۵ است. بقیه مراحل مطابق با روش کار ذکر شده در بخش ۲-۵-۱ می‌باشد.
۲-۵-۸- روش کار بررسی اثر پرسولفات فعال شده توسط کبالت در تخریب سونوشیمیایی MG
mL30 از محلول MG با غلظت mgL^-1 ۳۰ و پرسولفات پتاسیم به غلظت L/g 11را به همراه نیترات کبالت (II) به غلظت L/g 11را تهیه و آن را داخل بالن ته‌گرد با گنجایش mL50 ریخته و سپس آن را به حمام التراسونیک که دمای حمام را ℃۲±۲۵ تنظیم کرده‌ایم منتقل می‌کنیم. بقیه مراحل مطابق با روش کار ذکر شده در بخش ۲-۵-۱ می‌باشد.
۲-۵-۹- روش کار بررسی اثر رزین کبالت در فرایند تخریب سونوشیمیایی MG
mL 30 از محلول MG به غلظت mgL^-1 ۳۰ را که حاوی رزین کبالت به غلظت L/g 11 است را تهیه کرده و در داخل بالن ته‌گرد mL50 می‌ریزیم.   از بالن در داخل آب حمام التراسونیک فرو رفته است. دمای حمام ℃۲±۲۵ است. بقیه مراحل مطابق با روش کار ذکر شده در بخش ۲-۵-۱ می‌باشد.
۲-۵-۱۰- روش کار بررسی اثر pH
بررسی تأثیر کاتالیزور و اثر امواج التراسونیک در تخریب التراسونیکی MG در pH های مختلف انجام شده است. برای این منظور محلول MG به غلظت mgL^-130، به غلظت L/g 11ورزین کاتیونی آهن و کبالت هر کدام به غلظت L/g 10تهیه کرده و در حمام التراسونیک با دمای ℃۲±۲۵ تحت تابش امواج التراسونیک قرار می دهیم و pH ابتدایی را با بهره گرفتن از دستگاه pH متر می خوانیم سپس با بهره گرفتن از اسیدنیتریک ۱مولار برای اسیدی‌تر کردن محلول‌های مورد نظر و هیدروکسید سدیم ۱/۰ مولار برای قلیایی کردن محلول‌های مورد نظر pH محلولمان را با بهره گرفتن از دستگاه pH متر در محدوده pH های مورد نظر تنظیم کرده و جذب را می‌خوانیم سپس محلولمان را در بالن ته‌گرد mL50 ریخته و در داخل حمام التراسونیک قرار می‌دهیم طوری که   از بالن در تماس با آب حمام ‌باشد بعد از تابش‌دهی امواج التراسونیک به مدت ۱۵ دقیقه برای رزین آهن و ۲۰ دقیقه برای رزین کبالت جذب را با بهره گرفتن از دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه‌گیری کرده به درصد رنگ‌زدایی پی می‌بریم.

۲-۶- نحوه ارائه نتایج
در آزمایش های انجام گرفته برای اندازه‌گیری درصد رنگ‌زدایی از معادله‌ی زیر استفاده می‌کنیم:
معادله (۲-۱)
که A_i جذب اولیه ، A_f جذب نهایی می‌باشد.
فصل سوم
نتایج و بحث
۳-۱- تأثیر پارامترهای مختلف در تخریب MG توسط فرایند US
۳-۱-۱- اثر غلظت اولیه MG در فرایند US
از دیدگاه کاربردی ارتباط بین میزان حذف با غلظت اولیه آلاینده مهم است . بنابراین با انتخاب غلظت ۳۰ میلی‌گرم بر لیتر به عنوان غلظت بهینه ی MG برای انجام واکنش در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است . در شکل ۳-۱ میزان حذف برای MG به غلظت mgL^-130 نشان داده شده است . شکل ۳-۱ چنان نشان می دهد که میزان حذف شدن با افزایش غلظت اولیه MG کاهش پیدا می‌کند که علت آن را می‌توان چنین توضیح داد : زمانی که غلظت اولیه ی MG افزایش پیدا می‌کند غلظت ترکیبات حد واسط تولید شده نیز زیادتر می‌شود اما در شرایط ثابت عملیاتی میزان ناحیه ی بین سطحی تغییر نمی‌کند لذا انجام واکنش توسط این ناحیه محدود می‌شود و با افزایش غلظت اولیه ی MG ناحیه بین سطحی محل موثر بر انجام واکنش می‌باشد]۲۵ [. منحنی نیمه‌لگاریتمی غلظت MG برای غلظت mgL^-130 این ترکیب نسبت به مدت زمان سونیکاسیون در شکل ۳-۲ نشان داده شده است . خط راست به دست آمده ثابت می‌کند برای حذف MG با روش سونیکاسیون ، سینتیک واکنش از شبه مرتبه اول پیروی می‌کند . شکل ۳-۳ نمودار درصد رنگ‌زدایی برحسب زمان سونیکاسیون را نشان می‌دهد ، که بیشترین درصد رنگ زدایی در این آزمایش ۳۳ ٪ می باشد . مکانیسم تخریبMG بدین صورت است که چون MG یک ترکیب غیر فرار است ، سطح مشترک حباب و مایع به عنوان ناحیه ی موثر انجام واکنش در فرایند US در نظر گرفته می شود ]۱۲ [. هر دو فرایند شکست حرارتی (Pyrolysis) و واکنش با رادیکال های آزاد در سطح مشترک می توانند انجام شوند اما در غلظت های کم ماده حل شونده ، واکنش های رادیکال آزاد غالب هستند]۱۱ [.همانطور که قبلا ذکر شد ، سینتیک واکنش سونوشیمیایی MG از شبه مرتبه اول پیروی می کند :
(۳-۱) MG + ^oOH → products
(۳-۲) -d[MG] ∕ dt = k [MG] [ ^oOH]
(۳-۳) ln [MG] ∕ [MG_o] = - k _{a p} × t
(۳-۴) k _{a p} = k [^oOH]
k _{a p} : ثابت سرعت ظاهری واکنش شبه مرتبه اول می باشد.
از آنجائیکه ^oOHیک رادیکال بسیار فعال می باشد این رادیکال در محلول انباشته نمی شود ، اما غلظت آن در یک حد ثابت در طی فرایند باقی می ماند. بنابراین در معادله ( ۳-۲ ) غلظت آن را تقریبا می توان ثابت در نظر گرفت.

شکل ۳-۱: تغییر غلظت mgL^-130 MG در فرایند US در مدت ۲۰ دقیقه

شکل۳-۲:نمودار نیمه لگاریتمی غلظت MG بر حسب زمان سونیکاسیون در فرایند USو در مدت ۲۰ دقیقه
شکل۳-۳ :درصد رنگ زدایی برحسب زمان سونیکاسیون در تخریب سونوشیمیایی MG در مدت ۲۰ دقیقه
۳-۱-۲- اثر کاتالیزورها
کاتالیزور ماده ای است که سبب افزایش سرعت یک واکنش می شود بدون آنکه مقدار اولیه آن تغییری کند. کاتالیزور تاثیر خود را برسرعت یک واکنش از طریق کاهش انرژی فعالسازی اعمال می کند . سطح کاتالیزورهای جامد در نتیجه‌ی آلوده شدن شیمیایی (مسموم شدن) و نیز در جریان استفاده مداوم غیرفعال می‌شود. اثر تمیزکاری و فعال‌کنندگی سطحی فراصوت در تقویت واکنش‌های کاتالیزوری مهم است. زمانی که کاتالیزور به شکل پودر یا ذرات به هم پیوسته است، فراصوت توانی می‌تواند برای کاهش اندازه ذرات و در نتیجه افزایش سطح واکنش استفاده شود. این مزیت در موردپرسولفات توضیح داده شده است]۱۶[. آنیون پرسولفات دارای پتانسیل اکسایش V 1/2 است بنابراین دارای کارائی کمی می باشد. برای بهبود میزان تخریب فعال سازی لازم است آنیون پرسولفات با بهره گرفتن از گرما یا با اضافه کردن کاتالیزور (از قبیل Fe(II) و کبالت Co(II) ) که طبق آن رادیکال های سولفات بوجود می آید. رادیکال سولفات دارای پتانسیل اکسایش V6/2 است که با اکسایش یک الکترون واکنش نشان می دهد و بدین طریق باعث تولید کاتیون رادیکال رنگ می شود که آن هم تحت تخریب بیشتری قرار می گیرد]۱۷[.
تولید رادیکال سولفات بدین صورت است:
e^- + S₂O₈^2- →SO₄^- + SO₄ ^۲- ۳-۵) (
و تولید رادیکال رنگ :
(۳-۶) SO₄^2- + ^- رنگ → SO₄^- + رنگ
علم سونوشیمی در سالهای اخیر برای تخریب آلاینده های آلی ماندگار در محلول های آبی به طور گسترده ای مورد بررسی قرار گرفته است]۱۸[. تولید رادیکال های بسیار فعال هیدروکسیل در طی سونولیز به ازای هر معادله (۱-۳) از طریق خلاءزایی صوتی و همینطور تخریب پیرولیتیکی مستقیم آلاینده های آلی میزان سودمندی تخریب را بالا می برد]۱۹[. تخریب سونوشیمیایی مواد رنگی در محیط آبی طبق گزارشهای انجام شده باعث تخریب رنگها در طی۳ ساعت شده است و همچنین از سینتیک سرعت مرتبه اول پیروی میکند.
(۳-۷) H₂O → OH^° + H^°