بررسي حذف فتوكاتاليستي نيترات از محلول هاي آبي با استفاده از فرآيند ZnO/UV

Photocatalytic removal of nitrate from aqueous solutions by ZnO/UV process

زمينه و هدف: آلودگي آبهاي سطحي و زيرزميني به نيترات يكي از مشكلات محيطي در بسياري از مناطق جهان از جمله ايران مي باشد و باعث بيماري متهموگلوبينميا و احتمالا بيماري هايي از قبيل سرطان سيستم لنفاوي و سرطان خون مي شود. بنابراين بايد به كنترل و حذف آن از منابع آب اقدام نمود. با توجه به اينكه امروزه استفاده از نانو مواد در تصفيه آلاينده هاي محيط بسيار مورد توجه است، هدف از اين مطالعه، استفاده از نانو ذرات ZnO تحت تابش UV براي احياي نيترات است. روش كار: غلظت‌هاي مورد بررسي نيترات در اين تحقيق شامل سه غلظت 50، 100 و 150 ميلي گرم در ليتر بود. به منظور تعيين مقدار بهينه غلظت نانو ذره ZnO در احياي نيترات از غلظت‌هاي 1/0، 4/0 و 8/0 گرم در ليتر استفاده شد. براي تعيين pH بهينه نيز از سه pH 5، 7 و 9 استفاده شد. در اين تحقيق همچنين از كاربرد UV به صورت جداگانه در حذف نيترات استفاده شد. يافته ها: در اين مطالعه اثر زمان تماس، اثر غلظت نيترات، غلظت نانو ذره و اثر pH مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه ميزان حذف نيترات با افزايش غلظت اوليه كاهش مي‌يابد. همچنين با توجه به نتايج ملاحظه شد كارايي حذف نيترات از 7/75 درصد در غلظتg/l 1/0 فتوكاتاليست به 2/91 درصد در غلظتg/l 8/0 افزايش يافته است. بالاترين كارايي در pH طبيعي مشاهده شد. در شرايط استفاده از UV به صورت جداگانه، حداكثر كارايي در 9pH= به 27 درصد رسيد. نتيجه گيري: از بين مراحل انجام شده، استفاده از پرتو فرابنفش به تنهايي براي حذف نيترات كارايي ندارد اما به نظر مي‌رسد كه استفاده از فرايند UV/ZnO كارايي خوبي در حذف نيترات دارد.

Background & Objectives: Pollution of groundwater and surface waters to nitrate is an environmental problem in many parts of the world including Iran. It might cause diseases such as methemoglobinemia, lymphatic system, and blood cancer. Therefore, nitrate removal from water resources is necessary. Since application of nanomaterials in treatment of the environment pollutants has become an interesting method, the objective of this study was application of ZnO nanoparticles under UV radiation to remove nitrate from aqueous solution. Methods: Three nitrate concentrations of 50, 100 and 150 mg/l were considered for present study. In order to determine the optimum level of ZnO nanoparticles on nitrate removal, concentrations of 0.1, 0.4, and 0.8 g/l were used. PH ranges of 5-9 were studied. Also, the effect of UV irradiation was investigated. Results: In this study, the effects of exposure time, nitrate concentration, ZnO nanoparticle dose, and pH were investigated. The results showed that nitrate removal decreases with increasing initial nitrate concentration. Also, nitrate removal efficiency increased from 75.7% at 0.1 g/l to 91.2% at 0.8 g/l 0f photo-catalyst. Maximum reduction efficiency was observed in neutral pH. For UV application, maximum performance of 27% was observed at pH=9. Conclusion: Application of UV irradiation solely did not effectively removed nitrate from aqueous solution, however, efficiency of combination of ZnO/UV process was appropriate for nitrate removal.