حذف رنگزا از محيط آبي با استفاده از نانو ذرات اكسيد فلزي TiO2 تثبيت‌شده در فتوراكتور مارپيچ

كارشناسي ارشد

هدف كلي از انجام اين پژوهش بررسي و مقايسه عملكرد راكتور مارپيچ در حذف فتوكاتاليستي رنگزاي آلي متيل اورانژ از محيط آبي با استفاده از نانو ذرات تيتانيوم دي‌اكسيد (TiO2) در دو حالت تثبيت‌شده بر تيغه فولادي و سوسپانسيون مي باشد. نتايجXRD بدست آمده نشان داد كه ساختار لايه TiO2 تشكيل‌شده، داراي فاز آناتاز مي باشد. اندازه كريستاليت فاز آناتاز (101) برابر با 73/18 نانومتر محاسبه شد. تصاويرSEM ، پوشش TiO2 بر نمونه تيغه فولادي را به خوبي نشان داد و نتايج حاكي از آن بود كه استفاده از روش سل- ژل اصلاح‌شده در مقايسه با حالت معمول، تأثير مشهودي بر تشكيل لايه و يكنواختي آن داشته است. از آناليزهاي طيف‌سنجي UV-Vis و كل كربن آلي (TOC) براي بررسي رنگزدايي و معدني سازي آلاينده استفاده شد. به اين منظور تأثير پارامترهاي نظير مقدار كاتاليست TiO2 در حالت سوسپانسيون، pH، دبي جريان، غلظت اكساينده H2O2 و غلظت اوليه متيل اورانژ موردبررسي قرار گرفت. راندمان حذف رنگزا از محلول با غلظت اوليه ppm 10داراي 4=pH به كمك TiO2 سوسپانسيون با غلظت g/l 9/0 در فتوراكتور مارپيچ با دبي جريان L/min 25 بعد از 300 دقيقه زمان واكنش % 3/97 اندازه گيري شد. در فتوراكتور تثبيت شده و ساير شرايط مشابه، بازدهي حذف به % 8/77 كاهش يافت. مقدار ppm 17 اكساينده H2O2 به منظور بهبود راندمان حذف متيل اورانژ در فتوراكتور مارپيچ با TiO2 تثبيت‌شده، به محلول با غلظت اوليه ppm 10و داراي 4=pH افزوده شد. راندمان حذف در سيستم هاي UV/H2O2، UV/TiO2 و UV/TiO2 coated/ H2O2پس از گذشت تنهاmin 30 از زمان واكنش به ترتيب % 8/11، % 6/19و % 8/85 اندازه گيري شد. نتايج بدست آمده حاكي از آن بود كه افزودن اكساينده H2O2 بر راندمان حذف متيل اورانژ در فتوراكتور تثبيت شده اثر هم‌افزايي داشته به طوري كه عملكرد سيستم UV/H2O2 < UV/TiO2 < UV/TiO2 coated/H2O2 بوده و اكساينده H2O2 در كاهش زمان واكنش بسيار موثر واقع شده است. فرايند حذف متيل اورانژ در هر دو سيستم سوسپانسيوني و تثبيت شده از مدل لانگموير- هينشلوود (شبه مرتبه اول) پيروي نمود. بررسي طيف جذبي متيل اورانژ و آناليز TOC به وضوح نشان داد به محض رنگزدايي هرچه بيشتر، محصولات مياني با سرعت‌بالاتري نسبت به مولكول‌هاي رنگزا، معدني مي‌شوند.

195398

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر افسانه ملاحسيني

مهندس محيط زيست

دكتر مريم حسني زنوزي