حذف عامل رنگزا از پساب به کمک فتوکاتالیست آناتاز تثبیت شده بر پایه متاکائولن





کد مقاله:
JCST-2017-11-19-1776

مولفین:
پریا کاظمی: دانشگاه صنعتی ارومیه - دانشکده مهندسی شیمی
شیوا سالم: دانشگاه صنعتی ارومیه - دانشکده مهندسی شیمی


چکیده مقاله:

استفاده از فرآیندهای فتوکاتالیستی یکی از بهترین روش¬های حذف آلاینده¬های آلی از پساب¬های صنعتی است. از دیدگاه مهندسی، جداسازی کاتالیست پودری از پساب تصفیه شده، اهمیت ویژه¬ای دارد. در مقاله حاضر، به منظور رفع مشکل جداسازی و استفاده مجدد از فتوکاتالیست، از روش سل-ژل برای ایجاد پوشش¬ سطحی تیتانیوم دی¬اکسید بر پایه¬های متاکائولن شکل داده شده به روش اکستروژن، استفاده شده و عملکرد بستر در حذف متیلن آبی، تحت تابش نور خورشید، توسط روش اسپکتروسکوپی فرابنفش- مرئی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور مقایسه نحوه ایجاد پوشش تیتانیوم دی¬اکسید بر پایه¬ها، دو نوع اتصال پلیمری مطالعه شده و همچنین بازدهی و سینتیک فرآیند فتوکاتالیستی پایه¬ها با پودر سنتز شده تیتانیوم دی¬اکسید مورد مقایسه قرار گرفته است. از روش¬های مختلف شامل پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی برای مشخصه¬یابی نگهدارنده قبل و بعد از انجام عملیات پوشش دهی استفاده شده است.¬ نتایج حاصل نشان دهنده امکان اتصال مناسب تیتانیوم دی¬اکسید بر پایه متاکائولن با استفاده از روش سل-ژل بوده و پلیمر 3- آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان در مقایسه با متاکریلیک اسید در آرایش و جایگیری مناسب آناتاز بر روی پایه متاکائولن عملکرد مطلوبتری را از خود نشان داده است به طوری که حدود 65 از متیلن آبی در مدت 60 دقیقه با استفاده از این نمونه، تخریب شده است.


Article's English abstract:

Photocatalytic process is one of the best methods for degradation of organic pollutants from wastewater. The separation of photocatalyst from the treated wastewater is great of importance from engineering point of view. In this article, the anatase synthesized by sol-gel method was coated on meta-kaolin support through the polymeric binders. The photocatalytic activity of fabricated packed beds was evaluated by degradation of wastewater contaminated by methylene blue under solar irradiation using UV-Vis spectroscopy. Two polymeric binders employed to coat titanium dioxide on extruded ceramic supports. Moreover, the dye degradation kinetics in the presence of packed beds and anatase powder were studied to understand the role of support on wastewater treatment. The structure of support was identified by XRD and FESEM before and after photocatalyst coating. The obtained results showed that the 3-Aminopropyl triethoxysilane is favorable to be applied as a binder in comparison to methacrylic acid. Approximately, 65 of methylene blue is degraded during 60 minutes.


کلید واژگان:
فتوکاتالیست، پایه متا کائولن، سل-¬ژل، نگهدارنده، تخریب، متیلن آبی

English Keywords:
Photocatalyst, Meta-kaolin support, Sol-gel, Binder, Degradation, Methylene blue

منابع:
م. رضایی، ش. سالم، ا. سالم، افزایش فعالیت كاتاليزور نوري نانو ذرات TiO2 تحت تابش نور مرئی با استفاده از نانو ورقه‌های اکسید گرافن، نشریه علمی – پژوهشی علوم و فناوری رنگ، 10 (1395) 13-21. ع. فلاح شجاعی، ع. شمس ناتری، م. قماش پسند، سنتز و شناسایی نانو ذرات مغناطیسی C-TiO2@Fe3O4 برای تخریب آبی مستقیم 71 تحت تابش نور مرئی، نشریه علمی – پژوهشی علوم و فناوری رنگ، 8 (1393) 339-346. آ. نور اله قلیان، ع. مهري زاد، پ. غربانی، جذب سطحی رنگزای آبی‌ متیلن از محلول‌های آبی بر روی نانو TiO2 عامل‌دارشده، نشریه علمی – پژوهشی علوم و فناوری رنگ، 9 (1394) 35-43. ز. مینائی زنگي، ح. گنجی دوست، ب. آیتی، حذف فوتوكاتاليزي رنگزا با استفاده از نانوذرات دي اكسيد تيتانيم تلقیح شده و مطالعه سينتيكي آن، نشریه علمی – پژوهشی علوم و فناوری رنگ، 8 (1393) 203-211.

English References:
1- R. Zhou, M.P. Srinivasan, “Photocatalysis in a packed bed: Degradation of organic dyes by immobilized silver nanoparticles”, Chemical Engineering, 3 (2015) 609–616. 2- R. Kant, “Textile dyeing industry an environmental hazard”, Natural Science, 4 (1) (2012) 22–26. 3- N. M. Mahmoodi, M. Arami, K. Gharanjig, F. Nourmohammadian, “Decolorization and Mineralization of Basic Dye using Nanophotocatalysis: Pilot Scale Study”, J. Color Science and Technology, 1 (1386) 1-6. 4- A. Allahgholian, A. Mehrizad, P. Gharbani, “Adsorption of Methylene Blue Dye from Aqueous Solutions onto Modified Nano-TiO2”, J. Color Science and Technology, 9 (1394) 35-43. 5- N. M. Mahmoodi, Z. Mokhtari-Shourijeh, “Preparation of polyacrylonitrile–Titania electrospun nanofiber and its photocatalytic dye degradation ability”, Prog. Color Colorants Coat. 10 (2017), 23-30. 6- M.L. Satuf, M.J. Pierrestegui, L. Rossini, R.J. Brandi, O.M. Alfano, “Kinetic modeling of azo dyes photocatalytic degradation in aqueous TiO2 suspensions”, Toxicity and biodegradability evaluation, Catalysis Today, 161 (2011) 121–126. 7- A. Dhanya, K. Aparna, “Synthesis and Evaluation of TiO2/Chitosan based hydrogel for the Adsorptional Photocatalytic Degradation of Azo and Anthraquinone Dye under UV Light Irradiation”, Procedia Technology, 24 (2016) 611 – 618. 8- H. R. Ebrahimi Afarani., “Preparation of Metal Catalysts on Granule Glass for Degradation of Textile Dyes as Environmental Contaminants” World Applied Sciences Journal, 3 (5) (2008) 738-741. 9- A. Mehrizad, P. Gharbani, “Removal of Methylene Blue from Aqueous Solution Using Nano-TiO2/UV Process: Optimization by Response Surface Methodology”, Prog. Color Colorants Coat. 9 (2016), 135-143. 10- A. Mohammadi, A. Aliakbarzadeh Karimi, H. Fallah Moafi, “Adsorption and Photocatalytic Properties of Surface-Modified TiO2 Nanoparticles for Methyl Orange Removal from Aqueous Solutions”, Prog. Color Colorants Coat. 9 (2016), 249-260. 11- R. Andreozzi, V. Caprio, A. Insola, R. Marotta, “Advanced oxidation processes (AOP) for water purification and recovery”, Catalysis Today, 53 (1999) 51–59. 12- S.M. Miranda, F.V.S. Lopes, C. Rodrigues-Silva, S.D.S. Martins, A.M.T. Silva, J.L. Faria, R.A.R. Boaventura, V.J.P. Vilar, “Solar photocatalytic gas-phase degradation of n-decane- a comparative study using cellulose acetate monoliths coated with P25 or sol-gel TiO2 films”, Journal of Environmental Science and Pollution Research, 22 (2) (2015) 820-832. 13- M.L. Satuf, M.J. Pierrestegui, L. Rossini, R.J. Brandi, O.M. Alfano, “Kinetic modeling of azo dyes photocatalytic degradation in aqueous TiO2 suspensions”, Toxicity and biodegradability evaluation, Catalysis Today, 161 (2011) 121–126. 14- S. Al-Qaradawi, S.R. Salman, “Photocatalytic degradation of methyl orange as a model compound”, J. Photochem. Photobiol. A: Chem., 148 (2002) 161–168. 15- S.W. Yao, H.P. Kuo, “Photocatalytic degradation of toluene on SiO2/TiO2 photocatalyst in a fluidized bed reactor”, Procedia Eng., 102 (2015) 1254-1260. 16- M. Zargaran, N. Azadvar, “Review on photocatalyst coatings for air purification”, Journal of Studies in Color World, Vol. 5, No.3, (2015) 75-84. 17- L. X. Pinho, J. Azevedo, S. M. Miranda, J. Angelo, A. Mendes, V. J.P. Vilar, V. Vasconcelos, R. A.R. Boaventura, “Oxidation of Microcystin-LR and Cylindrospermopsin by Heterogeneous Photocatalysis using a Tubular Photoreactor Packed with Different TiO2 Coated Supports”, Chem. Eng. J., 266 (2015) 100-111. 18- R. L. Pozzo, J. L. Giombi, M. A. Baltanas, A. E. Cassanto, “The performance in a fluidized bed reactor of photocatalysts immobilized onto inert supports”, Ctalysis Today, 62 (2000) 175-187. 19- S. M. Hashemi, Kh. Badii, Sh. Abdolreza, “Study of Immobilization of Nano-TiO2 for Environmental Aspects on Glass by Different Resin Families”, Prog. Color Colorants Coat. 4(2011), 1-6. 20- S. Mohammadi-Aghdam, M. E. Olya, “Degradation of C. I. Basic Blue 41 Using Modified TiO2 Nanocomposite in a Rectangular Semibatch Photoreactor”, Prog. Color Colorants Coat. 8(2015), 47-57. 21- F. Oshani, R. Marandi, S. Rasouli, “Methods for preparation of TiO2 nano-structured coatings in fixed-bed reactor photocatalytic process”, Journal of studies in Color World, 1 (2) (2011) 11-18. 22- J. C. Ireland, P. Klostermann, E. W. Rice, R. M. Clark, “Inactivation of Escherichia coli by titanium dioxide photocatalytic oxidation” Appl. Environ. Microbiol. 59(5) (1993) 1668. 23- K. Hofstadler, R. Bauer, S. Novalic, G. Heisler, “New Reactor Design for Photocatalytic Wastewater Treatment with TiO2 Immobilized on Fused-Silica Glass Fibers: Photomineralization of 4-Chlorophenol”, Environ. Sci. Technol., 28(4) (1994) 670-674. 24- R. van Grieken, J. Aguado, M. J. Lopex-Munoz, J. Marugan, “Synthesis of size-controlled silica-supported TiO2 photocatalysts” J. Photochem. Photobiol. A Chem., 148 (2002) 315-322. 25- Z. Ding, X. Hu, G. Q. Lu, P. L. Yue, P. F. Greenfield, “Novel Silica Gel Supported TiO2 Photocatalyst Synthesized by CVD Method” Langmuir, 16(15) (2000) 6216-6222. 26- S. Karino, J. Hojo, “Synthesis and characterization of TiO2-coated SiO2 particles by hydrolysis of titanium alkoxide in alcohol solvents”, J. Ceram. Soc. Jpn. 118 (2010) 591-596. 27- E. Carpio, P. Zuniga, S. Ponce, J. Solis, J. Rodriguez, W. Estrada, “Photocatalytic degradation of phenol using TiO2 nanocrystals supported on activated carbon”, J. Mol. Catal. A Chem., 228 (2005) 293-298. 28- Y. Li, X. Li, J. Li, J. Yin, “Photocatalytic degradation of methyl orange in a sparged tube reactor with TiO2-coated activated carbon composites”, Catal. Commun. 6 (2005) 650-655. 29- Y. H. Hsien, C. F. Chang, Y. H. Chen, S. Cheng, “Photodegradation of aromatic pollutants in water over TiO2 supported on molecular sieves”, Appl. Catal. B Environ. 31 (2001) 241-249. 30- K. Holmberg, A. Matthews, “COATINGS TRIBOLOGY, Properties, Mechanisms, Techniques and Applications in Surface Engineering”, Tribology and interface engineering series, No. 56, Volume 2 (2009) 9-12. 31- J. R. PIERCE, Theory of Design of Electronic Beams, D.Van Nostrand Company Inc., New York, New York (1954). 32- A. C. Pierre, Introduction to sol-gel processing, Springer Science Business Media, New York, 1st edition 1998. 33- L. E. Scriven, “Physics and application of dip coating and spin coating”, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 121, 1988. 34- F. Pishbin1, L. Cordero-Arias, S. Cabanas-Polo, A.R. Boccaccini, “Bioactive polymere-calcium phosphate composite coatings by electrophoretic deposition”, Surface Coating and Modi?cation of Metallic Biomaterials, 12 (2015( 359-377. 35- G. E. Kim, M. Brochu, “Thermal spray nanostructured ceramic and metal-matrix composite coatings”, Anti-Abrasive Nanocoatings, Volume 19 (2015) 481-511. 36- M. Hamadanian, M. Behpour, A. S. Razavian, V. Jabbari, “Enhancement of the Photocatalytic Performance of TiO2 Thin Films via Transition Metal Modification”, Progress in Color, Colorants and Coat. 2011. 37- R. Nagarjuna, S. Roy, R. Ganesan, “Polymerizable sol-gel precursor mediated synthesis of TiO2 supported zeolite-4A and its photodegradation of methylene blue”, Microporous and Mesoporous Materials, 211 (2015) 1-8. 38- R. Nagarjuna, S. Challagulla, N. Alla, R. Ganesan, S. Roy, “Synthesis and characterization of reduced-graphene oxide/TiO2/Zeolite-4A: A bifunctional nano composite for abatement of methylene blue”, J. Materials



فایل مقاله
تعداد بازدید: 119
تعداد دریافت فایل مقاله : 10

ورود به سامانه نشریه
شناسنامه ی نشریه
صاحب امتياز:
موسسه پژوهشي
علوم و فناوري رنگ و پوشش
مدير مسوول:
پروفسور زهرا رنجبر
سردبير:
پروفسور زهرا رنجبر
مدير اجرايي:
دکتر فرهاد عامري
شاپا چاپي:
8779 - 1735
شاپا الکترونيکي:
2169 - 2383
دسترسی سریع
آخرین شماره های نشریه
آمارهای وبگاه
تعداد بازدید:120

کاربران حاضر:18