بكارگيري فتوكاتاليزور اكسيد روي به عنوان كاتاليزور قابل بازيافت در حذف يون هاي آرسنيك و سرب از آب‫ هاي آلوده

Use of Zinc Oxide Nano-photocatalyst as a Recyclable Catalyst for Removal of Arsenic and Lead Ions from Polluted Water

زمينه و هدف در اين تحقيق، با توجه به اثرات ناشي از ورود آلاينده هاي با منشاء صنعتي مانند فاضلاب ‫هاي حاوي فلزات سمي سنگين به رودخانه ها و آب‫هاي سطحي و اهميت حذف آنها، تهيه، مشخصه يابي و ارزيابي پتانسيل نانوفتوكاتاليزور اكسيد روي بر پايه چارچوب هاي آلي- فلزي مغناطيسي (ZnO@IL-mSiO2@Cr-MIL-101) كه با عنوان مختصر نانوفتوكاتاليزور ZISM ناميده شده است، در حذف فلزات سرب (Pb2+) و آرسنيك (As3+) از نمونه هاي آبي مورد بررسي قرار گرفت. روش كار اين مطالعه آزمايشگاهي، با استفاده از يك نانوفتوكاتاليزور برپايه ZnO و يك راكتور متشكل از منبع ماوراء بنفش (UV) و محفظه واكنش انجام و آزمايشات لازم براي نمونه هاي آب آلوده به سرب (Pb2+) و آرسنيك (As3+) انجام شد. براي تعيين راندمان حذف آلاينده ها توسط نانوفتوكاتاليزور ZISM، اثر پارامترهاي مختلف شامل غلظت آلاينده، مقدار نانو فتوكاتاليزور، pH و زمان واكنش مورد بررسي قرار گرفت. يافته ها نتايج نشان داد كه با افزايش مقدار نانوفتوكاتاليزورZISM و pH، حذف سرب و آرسنيك افزايش يافته است. حداكثر حذف Pb2+ و As3+ در شرايطي كه ميزان غلظت اوليه (5 ميلي گرم بر ليتر)، مقدار دوز نانوفتوكاتاليزور (250 ميلي گرم بر ليتر)، pH (8 ميلي گرم بر ليتر) و زمان واكنش (60 دقيقه) به دست آمد كه به ترتيب برابر با 99/8 و 98/3 بود. نتيجه گيري با توجه به نتايج، نانوفتوكاتاليزور ZISM به عنوان يك نانوفتوكاتاليزور كارآمد و قابل بازيافت ظاهر شد، كه يك فرآيند بالقوه و سازگار با محيط زيست براي از بين بردن فلزات سنگين سمي به عنوان آلاينده هاي خطرناك آب است. اين فتوكاتاليزور قابليت بازيافت خوبي، در 5 دوره متوالي را نشان مي دهد.

Background & objectives: Considering the effects of pollutants of industrial origin, such as heavy toxic metals-containing wastewater, on rivers and surface waters and the importance of their removal, in this study, the preparation, characterization and evaluation of zinc oxide nanophotocatalyst based on magnetic organic-metallic frameworks (ZnO@IL-mSiO2@Cr-MIL- 101), abbreviated as ZISM nanophotocatalysts, was evaluated in removing of lead (Pb2+) and arsenic (As3+) metals from aqueous samples. Methods: This experimental study was performed using a ZnO-based nano-photocatalyst and a reactor consisting of an ultraviolet (UV) source and a reaction chamber for water samples contaminated with lead (Pb2+) and arsenic (As3+). To determine the removal efficiency of contaminants by ZISM nano-photocatalyst, the effect of various parameters including contaminant concentration, amount of nano-photocatalyst, pH and reaction time were investigated. Results: The results showed that with increasing the amount of ZISM nano-photocatalyst and pH, the removal of lead and arsenic increased. The maximum removal of Pb2+ and As3+ was obtained 99.8 and 98.3, in initial concentration of 5 mg/L, nano-photocatalyst dose of 250 mg/L, pH =8 mg/L and reaction time of 60 min. Conclusions: According to the results, the ZISM nano-photocatalyst emerged as an efficient and recyclable nano-photocatalyst, which was a potential and environmentally friendly process for the removal of toxic heavy metals as hazardous water pollutants. This photocatalyst showed good recyclability in 5 consecutive periods.