حذف فوتوكاتاليستي رنگ راكتيو قرمز 198 از محلول آبي با استفاده از فوتوكاتاليست تيتانيوم دي اكسيد تثبيت شده بر پايه زئوليت Fe-ZSM5

Photocatalytic removal of Reactive Red 198 from Aqueous Solution using titanium dioxide photocatalyst supported on Fe- ZSM-5 zeolite

سابقه و هدف: رنگ ها يكي از مهمترين گروه مواد شيميايي آلاينده محيط زيست مي باشند. به دليل قابليت حل شدن و پايداري بالاي رنگ ها در آب، توجه فزاينده اي به تخريب و تصفيه آن ها از پساب هاي صنعتي معطوف شده است . مواد و روش ها: در اين مطالعه كارايي نانوذرات TiO2 نشانده شده بر زئوليت H فرم Fe-ZSM5 به عنوان فوتوكاتاليست براي تخريب رنگ راكتيوقرمز 198 از آب تحت نور UV بررسي شد. به منظور تعيين شرايط بهينه، اثر پارامترهاي غلظت رنگ و pH محلول مورد بررسي قرار گرفت. يافته ها: تصاوير SEM نشان مي دهد كه ذرات تيتان به خوبي بر روي سطح زئوليت Fe-ZSM5 قرار گرفته اند و آناليز FT-IR نيز حضور زئوليت Fe-ZSM5 و فاز آناتاز TiO2، در فوتوكاتاليست سنتز شده را تاييد نمود و با استفاده از آناليزهاي EDS و BET به ترتيب درصد مختلف ماده هاي مورد نظر و مساحت سطح ويژه و حجم حفرات در فوتوكاتاليست به دست آمد در نهايت با استفاده از آناليز UV-Vis انرژي باندگپ فوتوكاتاليست سنتزي 2.74 به دست آمد. استنتاج: مقادير بهينه pH و غلظت رنگ موجود براي حذف رنگ به وسيله فوتوكاتاليست Fe-ZSM5@TiO2 سنتزي به ترتيب برابر 4 و 100 ميلي گرم بر ليتر به دست آمد. بيشترين حذف 100 درصد رنگ راكتيوقرمز 198 در شرايط بهينه تحت تابش نور UV در مدت زمان 105 دقيقه مي باشد. فوتوكاتاليست سنتزي قابليت استفاده مجدد تا 5 بار بدون كاهش كارايي را دارد

Background and purpose: Dyes are one of the major sources of chemicals responsible for environmental pollution. Synthetic dyes degradation in industrial wastewaters has received increasing attention due to their high solubility and stability in water. In the present study, the photocatalytic efficiency of assynthesized nano- TiO2 supported on the H-form Fe- Fe-ZSM-5 zeolite was investigated for degradation of reactive red 198 dye in water under UV light. Materials and methods: Effects of dye concentration and pH of the water solution were studied in batch techniques to determine the optimum values of operating conditions. The elemental composition of synthesized photocatalyst was determined by EDX (Energy-Dispersive X-ray spectroscopy). The specific surface area and pore volume of Fe-ZSM-5@ TiO2 were determined by BET (Brunauer-Emmett-Teller) technique. Results: The SEM (scanning electron microscopy) images revealed that nano-TiO2 particles are well distributed on the surface of Fe-ZSM-5 zeolite. The FT-IR analysis (Fourier Transform Infrared Radiation) approved the formation of the Fe-ZSM-5 and anatase phase of TiO2 coating onto the surface of Fe-ZSM-5. From UV-Vis analysis (Ultra violet-visible diffuse reflectance spectroscopy), the band gap energy of synthesized photocatalyst was calculated to be about 2.74 eV. The optimum values of pH and dye concentration for high efficient removal of reactive red 198 dye using as-synthesized Fe-ZSM-5@ TiO2 photocatalyst were found to be 4 and 100 mg/L, respectively. Maximum dye removal of 98% was achieved at optimum condition at UV exposure time of 105 min. The reusability of the photocatalyst was still significant after five times repeated cycles. Conclusion: The resulting Fe-ZSM-5@ TiO2 is believed to be suitable for potential applications in advanced oxidation processes and could be a good candidate for treatment of industrial real textile dye effluent.