تعيين كارآيي زئوليت ZSM-5 آغشته به نانو ذرات دي اكسيد تيتانيوم در حذف فتوكاتاليستي بخارات استايرن

Determining the Efficiency of ZSM5- Zeolite Impregnated With Nanoparticles of Titanium Dioxide in the Photocatalytic Removal of Styrene Vapors

مقدمه: مونومر استايرن يك تركيبات آلي فرار مي باشد كه امروزه كاربرد هاي زيادي به ويژه در صنايع پلاستيك، لاستيك و رنگ سازي دارد. با توجه به اثرات مخرب انساني و زيست محيطي اين تركيبات، كاهش و كنترل آنها امري ضروري به نظر مي­رسد، لذا در اين مطالعه حذف استايرن با استفاده از فرآيند فتوكاتاليستي نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم تثبيت شده بر روي ZSM-5 مورد بررسي قرار گرفت. روش كار: پس از تثبيت نانو ذرات دي اكسيد تيتانيوم بر روي بستر زئوليت ZSM-5 ، به منظور تعيين ويژگي هاي آن از آناليزهاي BET، SEM و XRD استفاده شد. آزمايشات در مقياس آزمايشگاهي و در دماي محيط انجام شد. غلظت استايرن گازي توليد شده در آزمايشات 50 و 300 ppm مي باشد. و دبي ورودي l/min تنظيم شد. يافته­ ها:تصاوير و طيف­ هاي بدست آمده از دستگاه XRD و SEM-EDAX نشان داد كه عمل تثبيت نانو كاتاليست ها به خوبي انجام شده است. نتايج نشان داد كه با افزايش غلظت ورودي استايرن از 50 به 300 پي پي ام كارآيي حذف فتوكاتاليستي كاهش مي‌بابد، همچنين ظرفيت جذب براي بستر كاتاليستي تهيه شده در غظت هاي 50 و 300 پي ­پي ­ام به ترتيب برابر با 16/3 و 19/4 ميلي گرم بر گرم جاذب محاسبه شد.

Introduction: Styrene monomer is a volatile organic compound that has many applications particularly in plastic, rubber and paint industries. According to the harmful effects of these compounds on human and environment, reducing and controlling of them seem necessary. Therefore, in this study removal of styrene was investigated using the photocatalytic process of titanium dioxide nanoparticles stabilized on ZSM-5. Methods: After stabilization of titanium dioxide nanoparticles on ZSM-5 zeolite, Brunauer- Emmett-Teller (BET), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffractometry (XRD) analyses were used to determine the characteristics of nanoparticles. Experiments were conducted at ambient temperature in a laboratory scale. Concentrations of the produced styrene in the experiments were 50 and 300 ppm, and the input flow rate was 1 l/min. Results: The images and spectra obtained through XRD and SEM-EDAX showed that nano-catalysts are well-stabilized. The results showed that by increasing the input concentration of styrene from 50 to 300 ppm, the photocatalytic removal efficiency was reduced. Also, adsorption capacities of the catalyst bed in concentrations of 50 and 300 ppm were calculated 16.3 and 19.4 mg/g of adsorbent, respectively. Conclusions: The results show that the use of hybrid bed can increase the removal efficiency of contaminants. Also, due to low cost of application of these systems compared to conventional methods, it is recommended that more comprehensive studies be conducted regarding the optimization of the parameters affecting the process of photocatalytic removal.