بررسي احياي فتوكاتاليستي كروم شش‌ظرفيتي توسط نانوذرات سبز آهن در محلول‌هاي آبي: يك مطالعه آزمايشگاهي

Investigation of Photocatalytic Reduction of Cr (VI) from Aqueous Solutions by Using Green Iron Nanoparticles:A Laboratory Study

زمينه و هدف: كروم شش‌ظرفيتي (Cr(VI))، يك آلاينده بسيار سمي است كه به‌عنوان عاملي سرطان‌زا و جهش‌زا براي انسان شناخته شده است. احياي فتوكاتاليستي يكي از روش‌هاي مطرح جهت حذف اين آلاينده است. بنابراين، هدف اين مطالعه بررسي اثر كاتاليزوري نانوذرات سبز آهن، به‌عنوان موادي دوستدار محيط زيست، جهت احياي فتوكاتاليستي VI)Cr) از فاضلاب سنتتيك بوده است. مواد و روش‌ها: اين مطالعه از نوع آزمايشگاهي است كه با استفاده از يك راكتور ناپيوسته با حجم مفيد ml 400 به همراه لامپ UVC فشار متوسط انجام‌شده است. نانوذرات آهن به كمك عصاره برگ درخت زرشك و كلريد آهن سنتز گرديد؛ سپس كارايي آنها در فرايند احياي فتوكاتاليستي (Cr(VI بررسي گرديد. در اين مطالعه اثر متغيرهاي pH (10-2)، دوز كاتاليست (g/l 0-0/375)، زمان واكنش (15-2 دقيقه) و غلظت VI)Cr) اوليه (mg/l10-200)، مورد بررسي قرار گرفت. اندازه نانوذرات، توسط آناليز (Transmission Electron Microscope (TEM مشخص گرديد. تجزيه و تحليل نتايج توسط نرم‌افزار اكسل انجام گرفت. يافته‌ها: آناليز TEM نشان داد كه توليد نانوذرات سبز آهن موفقيت‌آميز بوده است و اندازه آنها بين20 تا 40 نانومتر است. pH بهينه فرايند، 2 به دست آمد. بهترين شرايط براي فرايند، در غلظت كروم VI) 50) ميلي‌گرم بر ليتر، با دوز كاتاليست 0/375 گرم بر ليتر و زمان 15 دقيقه به دست آمد و راندمان حذف در اين شرايط 100% گزارش گرديد. سينتيك واكنش فتوكاتاليستي از معادله سينتيك درجه دوم پيروي مي‌كرد. نتيجه‌گيري: نتايج نشان داد نانوذرات سبز آهن، كاتاليستي كارآمد در فرايند احياي فتوكاتاليستي VI)Cr) از فاضلاب سنتتيك است.

Background and Objective: Hexavalent chromium (Cr (VI)) is a highly toxic pollutant that isknown as a carcinogen and mutagen agent to humans. Photocatalytic reduction is one of the known ways to remove these contaminants. Therefore, the aim of this study was to investigate the catalytic effect of green iron nanoparticles, as eco-friendly materials, on photocatalytic reduction of Cr (VI) from wastewater. Materials and Methods: This is a laboratory study that has been done using a batch reactor with a 400 ml useful volume and medium pressure UVC lamp. Iron nanoparticles were synthesized using barberry leaf extract and iron chloride, then their performanceswere investigated in photocatalytic reduction process of hexavalent chromium. In this study the effect of different parameters such as pH (2-10), catalyst dosage (0-0.375g/l), reaction time (2-15min),and initial Cr (VI) concentration (10-200 mg/l) were investigated. The size of the green iron nanoparticles were determined by Transmission Electron Microscope (TEM) analysis. Data Analysis was performed by Excel software. Results: TEM analysis showed that the production of green nanoparticles of iron has been successful and their size was from 20 to 40 nm. The optimum pH equaled 2. The best conditions for the process obtained in initial chromium concentration of 50 mg/l, catalyst dose of 0.375 g/l, and contact time of 15 minutes and removal efficiency of 100% was reported in this condition. Photocatalytic reaction kinetics followed the second order kinetic equation. Conclusion: The results showed that green iron nanoparticles are efficient catalysts in the process of photocatalytic reduction of Cr (VI) from Synthetic wastewater.