مقايسه تجزيه فتوكاتاليستي رنگ سياه 26 از فاضلاب سنتتيك با استفاده از نانو ذرات دي اكسيد تيتانيوم تثبيت شده بر الياف گوني و سوسپانسيون

Comparative Study on the Photodegradation of Acid Black 26 from Synthetic Wastewater using Slurry and Immobilized TiO2 on the Sackcloth Fiber

زمينه و هدف: نگرانی روز افزون در مورد تخليه رنگ‌های سنتتيك به آب‌های طبيعی در حين فرآيند رنگ‌دهی در صنايع مختلف، استفاده از عمليات‌های مؤثر جهت حذف و جداسازی اين آلاينده‌ها را ضروری می‌سازد. در اين مقاله، از نانو ذرات دی‌اكسيد تيتانيوم تثبيت شده جهت تخريب فتوكاتاليستی رنگ اسيدی سياه 26 در يك راكتور بستر ثابت استفاده شد. روش بررسی: در اين بررسی، از الياف گونی به عنوان پايه برای تثبيت فتوكاتاليست استفاده شد. خواص ساختاری فتوكاتاليست‌های تثبيت شده با استفاده از آناليزهای SEM و XRD مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی عملكرد فرايند تخريب از اسپكتروفتومتری جذب UV-vis و آناليز مقدار اكسيژن شيميايی خواهی (COD) استفاده شد. اثر pH، آنيون‌ها، مقدار H2O2 و غلظت اوليه رنگ بر روی ميزان رنگ‌زدايی در سيستم تثبيت شده مورد بررسی قرار گرفت و مقادير بهينه آنها مشخص گرديد. يافته‌ها: آناليز SEM تشكيل بلورهای TiO2 را بر روی الياف گونی تأييد می‌كند. نتايج XRD نشان می‌دهد كه در نتيجه عمليات تثبيت، در ساختار بلوری فتوكاتاليست تغيير چندانی اتفاق نمی‌افتد. نتايج نشان می‌دهد كه ميزان رنگ باقيمانده در سيستم تثبيت شده پس از گذشت 1h از تجزيه رنگ اسيدی، 40% و كمتر از سيستم سوسپانسيون (54%) است. نتايج COD نشان می‌دهد كه ذرات TiO2 تثبيت شده بر روی الياف گونی، تقريبا 94% تركيبات آلی موجود در محلول را پس از گذشت 3h از تجزيه فتوكاتاليستی رنگ اسيدی تخريب می‌كند. نتيجه‌گيری: استفاده از نانو ذرات دی اكسيد تيتانيوم تثبيت شده بر الياف گونی می‌تواند به عنوان يك روش مؤثر و كم هزينه، در حذف آلاينده‌ها از فاضلاب به‌كار رود.

Background and Objectives: The development a low-cost and high efficiency water treatment technology to decolorize the organic dye effluents is desirable due to overwhelming discharge of organic synthetic dyes into the natural water cycle during the dying process. In this study, the decolorization of Acid Black 26, as the model organic contaminant, was investigated using immobilized nano-sized TiO2 particles as the photocatalyst. Material and Methods: Sackcloth fiber was used as a support to immobilize TiO2 nanoparticles. The structural properties of the immobilized photocatalysts were characterized by XRD and SEM. UV-Vis absorption spectroscopy and the measurement of the chemical oxygen demand (COD) were also used for the process performance studies. Moreover, we investigated the effects of the oxidant H2O2, initial dye concentration, the presence of anion and pH on the photocatalytic degradation efficiency. Results: The XRD results did not show significant changes in the structure of TiO2 as a consequence of the immobilization procedure. The formation of titania crystallites in the sackcloth fiber was confirmed by SEM. Experimental results showed that after 60 min, the degradation percentage of Acid Black 26 with the immobilized TiO2 particles was about 60%, which was higher than that with TiO2 slurry. Based on the COD results, after 3 h, the TiO2-coated sackcloth fiber effectively decomposed 94% of the organic compounds presenting in dye solution during the degradation of Acid Black 26. Conclusion: The titania nanoparticles immobilized on the sackcloth fiber can be used as an effective and environmental friendly photocatalyst in the degradation of colored wastewater.