تخریب ماده رنگزاي بازیک قرمز 13 با فرآیند ترکیبی سونوالکتروشیمی در حضور نانوذرات TiO2



نشریه: سال دهم- شماره سوم- سال 1395 - مقاله 1   صفحات :  137 تا 144



کد مقاله:
JCST-07-10-2015-1615

مولفین:
نوید نصیری زاده: دانشگاه آزاد اسلامی، واحد یزد - Yazd Branch, Islamic Azad University
محمد دهقانی احمدآبادی: دانشگاه آزاد اسلامی، واحد یزد - Yazd Branch, Islamic Azad University
سعید جعفری: دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد - مهندسی نساجی و پلیمر


چکیده مقاله:

شرایط رنگبری از محلو‌ل‌های حاوی ماده رنگزا بازیک قرمز 13 با سیستم‌ ترکیبی سونوالکتروشیمی با کمک نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم با استفاده از رویه سطح پاسخ بهینه‌سازی شد. اثر عوامل مختلف مؤثر بر فرآیند، شامل مدت زمان اعمال فرآیند، مقدار نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم، pH محلول و مقدار ولتاژ اعمالی مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج حاصل، کمترین مقدار حذف ماده رنگزا در 5=pH و بیشترین مقدار رنگبری در شرایط محیطی قلیایی ملایم (8=pH)حاصل شد. با افزایش مقدار نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم تا g/l 0.68، روند رنگبری افزايشي بوده و سپس اندکی کاهش می‌یابد، با افزایش مقدار ولتاژ اعمالی تا V 0.85، میزان حذف رنگزا نیز با شیب ملایم به میزان 57% افزایش یافته و بعد از آن تقریباً ثابت شده است. مدت زمان فرآیند فراصوت ـ الكتروشيمي تاثیر مستقیمی بر رنگبری داشته است. آنالیز واریانس داده‌ها مشخص کرد که pH عامل تاثیرگذار اصلی بوده و زمان و مقدار ولتاژ اعمالی و مقدار نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم به ترتیب در رده بعدی تاثیرگذاری قرار دارند. بهترین شرایط جهت انجام فرآیند رنگبری شامل 8=pH ، زمان 91 دقیقه، ولتاژ V 0.85 و g/l 0.685 نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم به‌دست آمد. نتايج نشان داد که روش ترکیبی فراصوت-الکتروشیمی با کمک نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم قابلیت حذف رنگزا را داشته و می‌تواند همواره در کاهش و حذف ماده رنگزا مورد توجه قرار ‌گیرد.


Article's English abstract:

The decolorization conditions of aqueous solutions containing basic red 13 with sonoelectrochemistry system by titanium dioxide nanoparticles using central composite design was optimized. The effect of different parameters affecting on decolorization process, including time, the amount of TiO2 nanoparticles, initial pH and the applied potential was investigated. Based on the results, lowest amount of color removal at pH = 5.0 and the highest amount of decolorization in moderate alkaline environment (pH=8) has been achieved. Decolorization was increased by increment the amount of titanium dioxide nanoparticles to 0.68 g/l and then slightly decreases. By increasing the applied potential up to 0.85 V, the Decolorization increases with mild slope and then remains constant. The time of sonoelectrochemistry process has a direct effect on decolorization.The analysis of variance (ANOVA) showed that the main influencing factor was the pH and amount of TiO2 nanoparticles, the time and amount of applied potential followed in order to be effective. The optimum conditions for the degradation of dye were found to be as follows: pH= 8, time = 91 min, applied voltage = 0.85 V and nano TiO2 amount = 0.685 g/l. The present results showed that sonoelectrochemistry assisted by TiO2 nanoparticles have a good potential for dye removal from aqueous solution in the industrial application.


کلید واژگان:
ماده رنگزاي بازیک قرمز، تخریب مادهرنگزا، سونوالکتروشیمی، نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم.

English Keywords:
Basic red dye, Discoloration, Sonoelectrochemistry, TiO2 nanoparticles.

منابع:
1. م. ملکوتیان، خ. گل‌میرزایی، بررسی کارایی فرآیند اکسیداسیون پیشرفته به روش پراکسون به منظورحذف رنگزاي راکتیو قرمز ۱۹۸ ازمحیط‌های آبی، نشریه علمی‌پژوهشی علوم و فناوری رنگ، 9، 205-199، 1394. 3. ج. مهرعلي‌پور، ا. شعبانلو، م. سمرقندي، هـ. ذوالقدر، بهینه‌سازی عوامل تاثیرگذار بر کارایی فرآیند انعقاد الکتروشیمیایی/ شناورسازی الکتروشیمیایی با الکترودهای ترکیبی (تیتانیم-آلومینیم) در رنگبری رنگزای اسید سیاه 1 از محیط‌های آبی، نشریه علمی‌پژوهشی علوم و فناوری رنگ، 8، 332-325، 1393.

English References:
2. X. Wang, L. Wang, J. Li, J. Qiu, C. Cai, H. Zhang, Degradation of acid orange 7 by persulfate activated with zero valent iron in the presence of ultrasonic irradiation. Sep. Purif. Technol. 122 (2014) 41–46. 4. J. Wu, F. Liu, H. Zhang, J. Zhang, L. Li, Decolorization of CI Reactive Black 8 by electrochemical process with/without ultrasonic irradiation. Desalin. Water Treat. 44 (2012) 36-43. 5. M. E. H. Bergmann, A. S. Koparal, T. Iourtchouk, Electrochemical Advanced Oxidation Processes, Formation of Halogenate and Perhalogenate Species: A Critical Review. Crit. Rev. Env. Sci. Tec. 44 (2014), 348-390. 6. A. Eslami, M. Moradi, F. Ghanbari, F. Mehdipour, Decolorization and COD removal from real textile Waste water by chemical and electrochemical Fenton processes: a comparative study, Iran. J. Environ. Healt. 11 (2013), 31-39. 7. A. Maleki, A. H. Mahvi, R. Ebrahimi, Y. Zandsalimi, Study of photochemical and Sonochemical processes efficiency for degradation of dyes in aqueous solution. Korean J. Chem. Eng. 27 (2010), 1805–1810. 8. Z. Eren, Ultrasound as a basic and auxiliary process for dye remediation: A review. J. Environ. Manage. 104(2012), 127-141. 9. T. J. Mason, V. S. Bernal, Power ultrasound in electrochemistry: From versatile laboratory tool to engineering solution, John Wiley & Sons, Ltd. 2012, 21-44. 10. M. A. Radi, N. Nasirizadeh, M. Rohani-Moghadam, M. Dehghani, The comparison of sonochemistry, electrochemistry and sonoelectrochemistry techniques on decolorization of C.I Reactive Blue 49. Ultrason. Sonochem. 27(2015), 609–615. 11. X. Liu, Z. Zhang, W. Hu, Q. Le, L. Bao, J. Cui, J. Jiang, Study on hydrogen removal of AZ91 alloys using ultrasonic argon degassing process. Ultrason. Sonochem. 26(2015), 73-80. 12. V. Zin, K. Brunelli, M. Dabala, Characterization of Cu–Ni alloy electrodeposition and synthesis of nanoparticles by pulsed sonoelectrochemistry. Mater. Chem. Phys. 144 (2014), 272-279. 13. P. Finkbeiner, M. Franke, F. Anschuetz, A. Ignaszak, M. Stelter, P. Braeutigam, Sonoelectrochemical degradation of the anti-inflammatory drug diclofenac in water. Chem. Eng. J. 273 (2015) 214-222. 14. B. Thokchom, A. B. Pandit, P. Qiu, B. Park, J. Choi, J. Khim, A review on sonoelectrochemical technology as an upcoming alternative for pollutant degradation. Ultrason. Sonochem. 27(2015), 210-234. 15. A. Somayajula, P. Asaithambi, M. Susree, M. Matheswaran, Sonoelectrochemical oxidation for decolorization of Reactive Red 195. Ultrason. Sonochem. 19 (2012) 803–811. 16. A. Yaqub, H. Ajab, Applications of sonoelectrochemistry in wastewater treatment system. Rev. Chem. Eng. 29 (2013) 123–130. 17. J. R. Steter, W. R. P. Barros, M. R. V. Lanza, A. J. Motheo, Electrochemical and sonoelectrochemical processes applied to amaranth dye degradation. Chemosphere. 117(2014), 200–207. 18. B. Yang, J. Zuo, X. Tang, F. Liu, X. Yu, X. Tang, H. Jiang, L. Gan, Effective ultrasound electrochemical degradation of methylene blue wastewater using a nanocoated electrode. Ultrason. Sonochem. 21(2014), 1310-1317. 19. Y. Duc, Response surface optimization for decolorization of Basic Blue 41 by Fentons reagent, Int. J. ChemTech Res. 6 (2014) 3943-3948. 20. J. Yao, C. Wang, Decolorization of Methylene Blue with Sol via UV Irradiation Photocatalytic Degradation. Int. J. Photoenergy. (2010), 1-6. 21. N. Nasirizadeh, H. Dehghanizadeh, M. E. Yazdanshenas, M. Rohani Moghadam, A. Karimi, Optimization of wool dyeing with rutin as natural dye by central composite design method. Ind. Crop. Prod. 40 (2012), 361-366. 22. W. R. P. Barros, J. R. Steter, M. R.V. Lanza, A. J. Motheo, Degradation of amaranth dye in alkaline medium by ultrasonic cavitation coupled with electrochemical oxidation using a boron-doped diamond anode, Electrochim. Acta. 143 (2014), 180-187. 23. S. Rasalingam, R. Peng, R. Koodali, Removal of Hazardous Pollutants from Wastewaters: Applications of TiO2-SiO2 Mixed Oxide Materials. J. Nanomater. (2014), 1-42. 24. Y. L. Pang, A. Zuhairi Abdullah, Comparative study on the process behavior and reaction kinetics in sonocatalytic degradation of organic dyes by powder and nanotubes TiO2. Ultrason. Sonochem. 19 (2012) 642–651 25. J. Wang, Z. Jiang, L. Zhang, P. Kang, Y. Xie, Y. Lv, R. Xu, X. Zhang, Sonocatalytic degradation of some dyestuffs and comparison of catalytic activities of nano-sized TiO2, nano-sized ZnO and composite TiO2/ZnO powders under ultrasonic irradiation. Ultrason. Sonochem. 16 (2009), 225–231 26. B. Bethi, S.H. Sonawane, G.S. Rohit, C.R. Holkar, D.V. Pinjari, B.A. Bhanvase, A.B. Pandit, Investigation of TiO2 photocatalyst performance for decolorization in the presence of hydrodynamic cavitation as hybrid AOP. Ultrason. Sonochem. 28(2016), 150-160. 27. P. Sathishkumar, R. V. Mangalaraja, O. Rozas, H. D. Mansilla, M.A. Gracia-Pinilla, S. Anandan, Low frequency ultrasound (42 kHz) assisted degradation of Acid Blue 113 in the presence of visible light driven rare earth nanoclusters loaded TiO2 nanophotocatalysts. Ultrason. Sonochem. 21(2014). 1675-1681. 28. M. D. Esclapez, I. Tudela, M. I. Diez-Garcia, V. Saez, P. Bonete, Towards the complete dechlorination of chloroacetic acids in water by sonoelectrochemical methods: Effect of the cathode material on the degradation of trichloroacetic acid and its degradation by-products. Appl. Catal. B-Environ. 166 (2015), 66-74.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 1376
تعداد دریافت فایل مقاله : 53

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:1,377

کاربران حاضر:87