بررسي كارايي فرآيند فتوكاتاليستي نانوذرات ZnO بر روي رنگبري متيلن بلو و حذف COD از فاضلاب سنتتيك

Study of ZnO nano particles photocatalytic process efficiency in decolorization of methylene blue and COD removal from synthetic wastewater

مقدمه: پسابهاي حاوي رنگهاي سنتتيك براي سيستم هاي اكولوژيكي و سلامت عمومي خطرناك هستند. متيلن بلو يك رنگ شيميايي آروماتيك پركاربرد و مهم در صنايع نساجي است. با توجه به آروماتيك بودن اغلب سمي، سرطان زا و جهش زا است. هدف از انجام اين مطالعه بررسي كارايي فتوكاتاليستي نانوذرات اكسيد روي جهت رنگبري متيلن بلو توسط پرتوهاي UV از فاضلاب سنتتيك نساجي مي باشد. مواد و روش ها: در اين پژوهش تجزيه فتوكاتاليستي رنگ متيلن بلو با استفاده از نانو ذرات اكسيد روي با قطر كمتر از 50 نانو متر و پرتو فرابنفش (UVC) در يك راكتور ناپيوسته از جنس پلكسي گلاس مورد مطالعه قرار گرفت. راكتور از دو قسمت تشكيل شده بود كه يك قسمت آن شامل نانو ذرات تثبيت شده بر روي شيشه و محلول حاوي رنگ و قسمت دوم محل قرارگيري لامپ هاي UV بود. زمان تماس، غلظت رنگ، شدت تابش و فاصله لامپ تا سطح كاتاليست از جمله متغيرهاي مورد بررسي در اين تحقيق بودند. بحث و نتيجه گيري: با توجه به آزمايش هاي انجام شده، نتايج اين تحقيق نشان داد كه اين روش (فرآيند فتوكاتاليتيكي اكسيد روي) با بهينه سازي عوامل عملياتي موثر، كارايي مناسبي در رنگبري ماده رنگزاي متيلن بلو و حذف COD دارد و مي توان در مقياس هاي بزرگ تر انجام داد. يافته ها: خصوصيات مربوط به نانو ذرات اكسيد روي بوسيله ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و آناليز XRD مشخص گرديد. تصاوير نشان مي دهند كه با تثبيت كردن نانو ذرات بر روي شيشه، ميزان تخلخل آنها در حد مطلوبي باقي مانده است. زمان تماس 120 دقيقه، غلظت بهينه رنگ mg/l 25، شدت تابش بهينه ?W/cm2 3950 و فاصله بهينه لامپ تا سطح كاتاليست cm1 حاصل شد. راندمان رنگبري متيلن بلو و حذف COD در مقادير بهينه كليه متغيرها به ترتيب 2/92 و 75 درصد بدست آمد.

Background : Effluents containing synthetic dyes are hazardous to ecological systems and public health. Methylene blue is an important chemical aromatic dye which commonly used in textile industries. Due to being aromatic, it is often toxic, carcinogenic and mutagenic. The goal of this study was to investigate the efficiency of ZnO nano particles photocatalytic process for decolorization of methylene blue by UV irradiation from synthetic textile wastewater. Materials and Methods: In this study methylene blue photocatalytic decomposition using Ultraviolet (UV) irradiation and zinc oxide nano particles having less than 50 nm in diameter was surveyed. A batch-through Plexiglass reactor having two compartment used to conduct the experiments. Wastewater was flowed to the compartment which contains of nano ZnO stabilized glasses. UV lamps were installed at another compartment. The variables of the study included: exposure time, color concentration, light intensity, and lamp distance to the catalyst surface. Results: ZnO nano particles characteristics were determined by Scanning Electron Microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analysis. Images showed that stabilizes nano particles on glass, their porosity remains in the optimal level. Optimium values for exposure time 120 minutes, color concentration 25 mg/l, light intensity 3950 ?W/cm2, and distance to the catalyst surface 1 cm were achieved. At the optimal condition, methylene blue decolorization and COD removal was achieved 92.2% and 75% respectively Conclusion: Regarding the conducted experiments, the results of this studyshowed that ZnO/UV photocatalytic process has a significant efficiency in dye decolorization and COD removal. This method could be applied in the full scales.