بررسي كارايي فرايندهاي فتوشيميايي و سونوشيميايي توام با پراكسيد هيدروژن در تجزيه رنگ‌زاي كاتيوني بنفش 16 از محيط‌هاي آبي: مطالعه كينتيكي

Efficiency Effectiveness of Photochemical and Sonochemical Processes Combined with Hydrogen Peroxide in Degradation of Basic Violet 16 (BV16) from Aqueous Solutions: A Kinetic Study

زمينه و هدف: رنگ‌زاهای كاتيونی از جمله رنگ‌زای كاتيونی بنفش كاربردهای بسيار زيادی در صنايع مختلف دارند. اين مطالعه به منظور بررسی ميزان تجزيه رنگ‌زای كاتيونی بنفش 16 توسط فرايندهای UV، UV/H2O2، US و US/H2O2 انجام شد. روش بررسی: فرايند فتوليز با استفاده از يك فتوراكتور مجهز شده به يك لامپ كم فشار بخار جيوه (طول موج كوتاه) و با توان W 55 در مقياس آزمايشگاهی و فرايند سونوليز در يك سونوراكتور با فركانس بالا (kHz 130) و با قدرت kW 100، با تاكيد بر اثرات انواع پارامترهای موثر و افزودن نمك سولفات سديم بر روی روند رنگ‌بری و راندمان تخريب رنگ انجام گرديد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه راندمان حذف كامل رنگ‌زای كاتيونی بنفش 16 با غلظت اوليه mg/L 30 با استفاده از فرايند UV/H2O2 بعد از زمان حدودmin 8 بدست آمد. در رابطه با فرايند سونوشيميايی نتايج نشان‌دهنده راندمان كمتر اين فرايند نسبت به فرايند فتوشيميايی بود. به طوری‌كه راندمان حذف رنگ‌زا پس از زمان تابشmin 120 حدود 65% بدست آمد. همچنين مشخص شد كهpH طبيعی حاصل از رنگ‌زا و غلظت‌های كمتر رنگ‌زا برای تجزيه مناسب‌تر است و هر گونه افزايش در غلظت اوليه رنگ‌زا منجر به كاهش سرعت تخريب می‌شود. نتايج نشان داد مداخله‌گر سولفات سديم در فرايند سونوشيميايی باعث افزايش سرعت واكنش می‌گردد. ديگر يافته‌ها نشان داد كه داده‌های كينتيكی از معادله درجه اول بهتر پيروی می‌كنند. نتيجه‌گيری: به‌طور كلی نتايج حاصل از آزمايشات نشان داد كه می‌توان از فرايندهای فتوشيميايی و سونوشيميايی توام با پراكسيد هيدروژن به عنوان يك روش موثر در حذف رنگ‌زای كاتيونی بنفش 16 از محيط‌های آبی استفاده نمود. همچنين در مقايسه با دو فرايند ذكر شده، استفاده از فرايند فتوشيميايی توام با پراكسيد هيدروژن با توجه به كارايی حذف و همچنين قابل دسترس بودن به عنوان يك روش موثر و سريع جهت حذف رنگ‌ها از محيط‌های آبی پيشنهاد می‌گردد.

Background & Objectives: Cationic dyes such as basic violet have many applications in different industries. The degradation of basic violet by means of UV, UV/H2O2, US, and US/H2O2 processes was investigated. Materials and Methods: Photolysis process was accomplished in a laboratory-scale batch photoreactor equipped with a 55 W immersed-type low-pressure mercury vapor lamp (UVC) and sonolysis process was investigated in a sonoreactor with high frequency (130 KHZ) Plate Type transducer at 100 W of acoustic power with emphasis on the effect of various parameters and addition of Na2SO4 on discoloration and degradation efficiency. Results: Complete decolonization of cationic BV 16 was achieved in 8 minutes using UV/H2O2 process. In addition, it was found that sonochemical decolorization is a less efficient process, comparing with photochemical process, as the decolorization proceeds to only 65% within 120 min. Low concentration of dye and natural pH resulting from dissolution of salt favors the degradation rate of dye. The results showed that sodium sulfate enhances the rate of sonochemical degradation of dye. In addition, kinetic parameters were obtained by application of first order equations. Conclusion: The results showed that UV/H2O2 and US/H2O2 processes can be effective in the removal of BV16 from aqueous solutions. Considering dye removal efficiency and availability, photochemical process combined with hydrogen peroxide can be recommended as a fast effective method for removal of dyes from aqueous solutions.