كارايي فرايند فتوكاتاليستي با نانو ذرات سيليكا در مقايسه با زيركونيا در حذف نيكل دو ظرفيتي از محلول هاي آبي و تعيين شرايط بهينه حذف

Efficacy of Photocatalytic Processes Using Silica and Zirconia Nanoparticles in the Bivalent Nickel Removal of Aqueous Solutions and Determining the Optimum Removal Conditions

سابقه و هدف: فلز سنگين نيكل در زمره آلاينده هايي است كه از صنايع مختل ف چون آبكاري، رنگ سازي، به محيط زيست وارد شده و مشكلات زيست محيطي ايجاد مي كند . از اين رو حذف آن حايز اهميت مي باشد . هدف از مطالعه حاضر، بررسي كارايي فرآيند فتوكاتاليستي توسط نانوذرات سيليكاو زيركونيا در حذف نيكل بود. مواد و روش ها: مطالعه كاربردي - بنيادي حاضر پس از ساخت فتوراكتور، كارايي نانوذرات سيليكا و زيركونيا در UV 11 )، غلظت نيكل و زمان تابش ،7 ،3) pH ،(0/5 -2/5 gl) حذف نيكل، با تغيير متغييرهايي چون : مقدار نانوذره 15 دقيقه ) مورد بررسي قرار گرفت . آزمايش بر روي فاضلاب سنتتيك انجام و سپس با توجه به شرايط بهينه حاصله، -75) بر روي نمونه واقعي فاضلاب دنبال شد . تعداد 50 نمونه سنتتيك و 10 واقعي آزمايش و ايزوترم جذب تعيين شد . آناليز صورت گرفت. SPSS داده ها توسط نرم افزار 0/5 سيليكا، با زمان تابش 30 دقيقه و g/L 1 زيركونيا، مقدار g/L مقدار ،(pH= يافته ها: نيكل، تحت شرايط بهينه ( 11 20 و 25 ،15 ،10 ،5mg/L 5 نيكل سنتتيك ) به طور 100 درصد حذف شد . كارايي حذف نيكل با غلظت هاي mg/L مقدار 0/5 نانوذره سيليكا gl 87 و 84 درصد و با مقدار /5 ،88 ،91 ، 1 نانوذره زيركونيا ب ه ترتيب 100 g/L و مقدار pH= در 11 ايزوترم فرندليچ براي نانوذره زيركونيا ،(R 90،90 و 87 د رصد بود . با توجه به ضريب تعيين ( 2 ،100 ، به ترتيب 100 R2 =0/883) توصيف بهتري ارايه داد. (R2 =0/ ) و مدل لانگموير براي سيليكا ( 949 و كارايي فر آيند فتوكاتاليستي حذف نيكل را به دليل توليد pH استنتاج: افزايش مقدار نانوذرات، زمان تابش و راديكال هيدروكسيل افزايش داد . افزايش غلظت نيكل ، ب ه دليل ممانعت از واكنش حفره هاي فوتوني و راديكال هاي هيدروكسيل، كارايي فر آيند را كاهش داد . كارايي فر آيند فتوكاتاليستي جهت حذف نيكل از فاضلاب واقعي نسبت به حالتي كه از محلول هاي سنتتيك استفاده شود، به مراتب كمتر بود كه علت آن حضور ديگر مواد (سيانيد و روي ) در 49 درصد و نانوذره / فاضلاب واقعي بود . با توجه به راندمان حذف نيكل از فاضلاب واقعي توسط نانوذره زيركونيا 6 سيليكا)، 56 درصد فرآيندهاي فتوكاتاليستي مذكور قادر به حذف حدود 50 درصد نيكل از فاضلاب واقعي مي باشند.

Background and purpose: Nickel is one of the heavy metals that originates from various industries such as plating and dyeing and leads to many environmental problems, thus, it is important to remove it. The aim of this study was to assess the photocatalytic process by silica and zirconia nanoparticles in nickel removal. Materials and methods: In this applied-fundamental study after construcring photoreactor, the performance of silica and zirconia nanoparticles in the removal of nickel were studied by changing variables such as the amount of nanoparticles (0.5-2.5 g/L), pH (3,7,11), nickel concentration and exposure time of UV (15-75 min). After assessing the synthetic wastewater (n=50) real wastewater (n=10) samples were evaluated according to the resultant optimum conditions. Nickel adsorption isotherm was determined. SPSS was used to analyze the data. Results: Nickel was removed completely under optimum condittions (pH= 11), 1g/L zirconia, 0.5g/L silica with exposure time of 30min and 5mg/L synthetic nickel. Removal efficiency of nickel in concentrations of 5, 10, 15, 20 and 25 mg/L at pH= 11 and 1g/L zirconia nanoparticles was 100, 91, 88, 87.5 and 84%, respectively and with 0.5g/L dose of silica nanoparticles was 100, 100, 90.90 and 87%, respectively. According to the coefficient of determination (R2), Freundlich isotherm for zirconia nanoparticle (R2= 0.883) and the Langmuir model for silica (R2= 0.949) were found to be more relevant. Conclusion: Increase in the amount of nanoparticles, UV exposure and pH increased the efficacy of photocatalytic process in nickel removal through production of hydroxyl radicals. Nickel concentration reduced the process efficiency due to inhibition of the reaction of holes (h+) and hydroxyl radicals. Efficiency of photocatalytic process in removal of nickel from a real wastewater due to the presence of other substances (cyanide and zinc) was far less compared to the synthetic solutions. According to nickel removal efficiency from real wastewater (49.6% and 56% by zirconia nanoparticles and silica, respectively) photocatalytic processes was able to remove about 50% nickel from actual wastewater.