مقايسه كارايي فرآيند اكسيداسيون فتوكاتاليستي راكتيو بلو 19 با نانوذره TiO2 و نانو فيبر TiO2

Comparing Efficiency of TiO2 Nano-Particles with TiO2 Nano-Fiber in Removing Reactive Blue 19 by Photo-Catalytic Oxidation Process

زمينه و هدف: وجود مواد رنگزايي مثل راكتيوبلو 19 در منابع آب و پساب صنايع نساجي از مشكلات زيست محيطي بسياري از جوامع است. تاكنون روشهاي مختلفي براي حذف اين رنگ مورد توجه قرار گرفته است كه استفاده از اكسيداسيون فتوكاتاليستي از جمله اين روشها به شمار ميرود. روش كار: اين مطالعه در مقياس آزمايشگاهي و به صورت ناپيوسته با استفاده از راكتورهاي با حجم 500 ميليليتر انجام گرفت. در اين تحقيق اثر pH، غلظت اوليه كاتاليست، غلظت اوليه رنگ و مدت زمان واكنش فتوكاتاليستي بر حذف رنگ راكتيو بلو 19 بررسي شد. از روش آماري سطح پاسخ بر مبناي Central Composite Design (CCD) جهت ارزيابي اثر متغيرهاي مستقل بر راندمان حذف و پيشگويي بهترين پاسخ استفاده شد. سپس با نقاط بهينه بدست آمده از طراحي آزمايش، آزمايش فتوكاتاليستي با نانو فيبر TiO2 نيز با سه بار تكرار انجام شد. غلظتهاي ورودي و خروجي رنگ با استفاده از دستگاه اسپكتروفتومتر اندازه گيري شد. يافته ها: اثر pH و غلظت نانو ذره و زمان بر روي ميزان حذف رنگ معنيدار بود كه اثر pH، خطي و اثر غلظت نانوذره TiO2 هم رابطه مستقيم خطي و هم از نوع رابطه با توان دوم داشت. همچنين شرايط بهينه براي راندمان حذف 95 درصدي رنگ توسط فرايند فتوكاتاليستي TiO2 در غلظت نانوذره برابر 1 ميليگرم در ليتر، غلظت رنگ اوليه 20 ميلي گرم درليتر، pH برابر 2/4 و در زمان 75 دقيقه اتفاق افتاد. نتيجه گيري: فرايند مورد استفاده در اين مطالعه با توجه به شرايط در نظر گرفته شده قادر به تجزيه و تخريب رنگ بود و راندمان حذف فرايند فتوكاتاليستي نانوذره TiO2 در شرايط يكسان بيشتر از فرايند فتوكاتاليستي نانو فيبر TiO2 بود.

Background & objectives: Anthraquinone dyes such as reactive blue 19 in water resources and industrial wastewater effluents are important environmental challenges in many countries. Various methods including photo-catalytic oxidation have been considered to remove these dyes. Methods: This research was carried out in laboratory scale using a 500 ml batch photoreactor. The effects of operating parameters such as concentration of catalyst, pH, initial dye concentrations, and reaction time on removal of reactive blue 19 were evaluated. Response surface methodology based on Central Composite Design was used to assess the effects of independent variables on removal efficiency and prediction of the best response value. TiO2 nano-fiber photo-catalytic oxidation experiments were done and repeated three times using the optimum condition obtained for each variable. The initial and final dye concentrations were determined by a spectrophotometer. Results: The effect of pH, concentration of nano-particles, and detention time was significant on the dye removal efficiency. The effects of pH and nano-particle concentration on the dye removal efficiency were linear. Dye removal efficiency was also correlated to square of nano-particle concentrations. The optimum photo-catalytic oxidation removal efficiency of 95% was occurred at 1 mg/lit of TiO2 nano-particle, 20 mg/lit of initial dye concentration, pH = 4.2 and the detention time of 75 min. Conclusion: The results showed that the applied method in this study is efficiently able to remove and destroy the dye. At the same condition, the removal efficiency of TiO2 nano-particle was higher than the TiO2 nano-fiber.