تجزيه فتوكاتاليستي فنل با استفاده فرايند UV/TiO2 غني شده با آهن سه ظرفيتي از محيط هاي آبي

Photocatalytic degradation of phenol in Aqueous Solutions by Fe(III)-doped Ti02/UV Process

زمينه وهدف: در صنعت و زندگي روزانه، فنل و تركيبات فنلي به طور وسيعي استفاده مي شود كه به دليل پايداري در محيط، قابليت انحلال در آب و مشكلات بهداشتي مورد توجه است. بنابراين بايد نسبت به حذف آنها و جلوگيري از آلودگي آب?هاي پذيرنده اقدام نمود. هدف اصلي در اين مطالعه تجزيه فتوكاتاليستي فنل در يك محيط آبي با استفاده از نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم (TiO2) غني شده با آهن (+3Fe) و سنتز شده با روش سل ـ ژل بوده است. ### روش بررسي: اين مطالعه از نوع مطالعات بنيادي ـ كاربردي است. حجم نمونه مورد بررسي 1500 ميلي ليتر بود. نتايج حاصل با استفاده از آزمون آماري آناليز رگرسيون چندگانه بررسي گرديد. غلظت هاي 5، 10، 50 و 100 ميلي گرم در ليتر از فنل ابتدا در مراحل جداگانه تحت تاثير پرتو فرابنفش و دي اكسيد تيتانيوم غني شده با آهن (TiO2-+3Fe) و سپس هر دو به طور همزمان، قرار داده شدند. هم چنين اثر غلظت اوليه فنل، بار Fe 3+-TiO2 و تاثير pH در ميزان تجزيه فتوكاتاليستي فنل مطالعه شد. مقادير بررسي شده براي فتوكاتاليست برابر با 25/0، 5/0 و 1 گرم در ليتر بود. pH نيز در محدوده اسيدي (3=pH)، خنثي (7=pH) و قليايي (11=pH) مطالعه شد. به منظور تعيين تاثير متغيرهاي pH، زمان ماند، بار TiO2-+3Fe غلظت اوليه فنل و UV بر كارايي فرايند از آناليز رگرسيون چندگانه استفاده گرديد. ### يافته ها: نتايج نشان دادند كه بالاترين كارايي تجزيه در هر كدام از غلظت‌هاي مورد بررسي فنل در pH اسيدي و ميزان 5/0 گرم در ليتر 2TiO-+ Fe3در فرايندFe 3+-TiO2 /UV مي باشد (4/62 درصد در غلظت 100 ميلي?گرم در ليتر فنل) هم چنين با افزايش غلظت اوليه فنل ميزان تجزيه فتوكاتاليستي كاهش يافت. استفاده از پرتو فرابنفش به تنهايي، در مقايسه با فرايند Fe 3+-TiO2 /UV كارايي كم?تري در تجزيه فنل به?ويژه در غلظت هاي بالاتر آن داشت (6/38 درصد در غلظت 100 ميلي گرم در ليتر فنل). هم چنين ميزان جذب سطحي فنل بر كاتاليستTiO2-+3Fe در تاريكي بسيار ناچيز بود. ### نتيجه گيري: نتيجه اين بررسي نشان داد كه نانو فتوكاتاليست 2TiO-+3 Feنقش موثري در تجزيه فتوكاتاليستي فنل به ويژه در غلظت هاي بالاتر آن در فرايند Fe 3+-TiO2 /UV دارد.

Backgrounds and Objectives: Phenol and phenolic compounds are widely used in industry and daily liFe, and are of high interest due to stability in the environment, dissolution ability in water and health problems. In this regard, phenol removal from water is of high importance. The purpose of this study was to investigate the efficiency of photodegradation process for removal of phenol from aqueous system by use of Fe-doped Ti02 nanoparticles prepared by sol-gel method. Materials and Methods: Phenol concentrations of 5, 10, 50 and 100 mg/L were prepared and exposed to UV and Fe-doped Ti02, separately and simultaneously. Also the effect of initial phenol concentration, Fe-doped Ti02 loading and pH were studied. Various doses of photocatalist investigated for Fe- doped Ti02 were 0.25, 0.5 and 1 g/L. pH was studied at three ranges, acidic (pH=3), neutral (pH=7) and alkaline (pH=ll). Results: Maximum degradation was obtained at acidic pH, 0.5 g/L of Fe-doped Ti02 for all of phenol concentrations. With increasing initial concentration of phenol, photocatalytic degradation decreased. In comparison with Fe-doped Ti02/UV process, efficiency of UV radiation alone was low in phenol degradation (% 64.5 at 100 mg/1 of phenol concentration). Also the amount of phenol adsorbed on the Fe-doped Ti02 was negligible at dark conditions. Conclusion: Results of this study showed that Fe(III)- doped Ti02 nanoparticles had an important effect on photocatalytic degradation of high initial phenol concentration when Fe(III)-doped Ti02/ UV process applied.