اثر برهم كنشي پراكسيد هيدروژن ونانوفوتوكاتاليست‌هاي احتراقي در حذف مواد رنگزا از محيط‌هاي آبي

Interaction of Hydrogen Peroxide and Nanophotocatalysts Produced Via Combustion Method; Its Influence on Dye Removal of Aquatic Environments

زمينه و هدف: نظر به آلودگي پساب‌هاي صنعت نساجي بعنوان يكي از بزرگترين مصرف كنندگان آب و بدليل دارا بودن مواد رنگزاي آلي زيست تخريب ناپذير ،در اين پژوهش اثر برهم كنشي پراكسيد هيدروژن و نانوفوتوكاتاليستها در فرايند اكسيداسيون پيشرفته با بررسي پارامترهاي موثر در تخريب آلاينده‌ها مورد مطالعه قرار گرفت. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش به منظور بررسي اثر پراكسيد هيدروژن بر رنگبري رنگزاي اسيد قرمز 18 وتاثير استفاده همزمان نانوفتوكاتاليست، در ابتدا ذرات كاتاليست ZnO:Ag:Nd به روش احتراقي سنتز شد. آناليز‌هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني ( FESEM) طيف سنجي پراش اشعه ايكس(EDS)پراش اشعه ايكس (XRD)براي شناسايي مشخصات كاتاليست انجام شد سپس تأثير پارامترهاي عملياتي مهم از جمله غلظت رنگزا (ppm30-10) ،(9-3) pH،مقدار فتوكاتاليست(g.L -1 1/0-02/0( دما) C °30-50( ،غلظت پراكسيد هيدروژن(11-2 (F=مورد بررسي قرار گرفت. مدلسازي فرايند با استفاده از روش سطح پاسخ انجام شد. يافته‌ها: نتايج اين مطالعه نشان داد با افزودن پراكسيد هيدروژن به ذرات فتوكاتاليست راندمان رنگبري افزايش يافته اما افزودن كاتاليست به مقدار بهينه پراكسيد هيدروژن موجب كاهش راندمان رنگبري گرديد.همچنين شرايط بهينه فرايند براي حذف ماده رنگزا بشرح (21/6pH=) و مقدار فتوكاتاليست g.L -1 08/0 ، 9F= بدست آمد. نتايج مطالعات ترموديناميكي گرماگير بودن فرايند را نشان داده و مدلسازي فرايند بيانگر انطباق مناسب نتايج تئوري و تجربي بود. نتيجه‌گيري: بر اساس نتايج بدست آمده فرايند استفاده از كاتاليست و پراكسيد هيدروژن تكنيك كارامد جهت حذف رنگزا ازمنابع آبي مي‌باشد.

Background: Due to the large volume of water consumed in textile industry and producing the colored wastewater containing non-biodegradable organic dyes, in the present study the interaction of hydrogen peroxide and nanophotocatalyst in the advanced oxidation process was investigated. Methods: In this research, after synthesizing of nanophotocatalyst (ZnO:Ag:Nd) the effect of hydrogen peroxide on dye removal process, and its interaction with the catalyst was investigated. photocatalyst was characterize by (FESEM) Field-emission Scanning Electron (EDS) Energy-dispersive X-ray spectroscopy (XRD) X-ray diffraction methods. Then, the effect of important operating parameters such as dye concentration (10-30 ppm), pH (3-9), The amount of photocatalyst (0.02-0.1g.L-1) temperature (30-50°C), hydrogen peroxide concentration (F=2-11) was evaluated in AOPs process. Process modeling was done by using the response surface methodology. Results: The results showed that by adding hydrogen peroxide to photocatalyst particles, the efficiency of decolorization was increased, but the addition of catalyst to the optimum amount of hydrogen peroxide reduced the efficiency of decolorization. Also, the optimum conditions for the removal of dye matter (pH=6.21) and the amount of photocatalyst 0.08g.L-1, F=9was achieved. The results of the thermodynamic studies showed the endothermic reaction of the process, and process modeling indicated that the theoretical result were in accord with the experimental results. Conclusion: Based on the results, combination of using catalysts and hydrogen peroxide is an effective technique for dye removal of aqueous solution.