رنگبری و معدنی شدن رنگزای بازیک با استفاده از فرآیند نانوفوتوکاتالیز: مطالعه در مقیاس پایلوت

نویسندگان

1 گروه پژوهشی رنگ و محیط زیست، موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش

2 دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3 گروه پژوهشی مواد رنگزای آلی، قطب علمی رنگ، موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش

4 گروه پژوهشی مواد رنگزای آلی، موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش

چکیده

در این تحقیق، رنگبری و معدنی شدن رنگزای بازیک آبی 41 با فرآیند نانوفوتوکاتالیزی در حضور نانوذرات تیتانیای تثبیت‌ شده در داخل راکتور ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. فرآیند رنگبری و معدنی شدن رنگزای بازیک در مقیاس پایلوت (10 لیتر) انجام شد. دستگاه‌‌های اسپکتروفوتومتر و یون کروماتوگراف برای بررسی جزئیات رنگبری و معدنی شدن رنگزای بازیک مورد استفاده قرار گرفتند. تأثیر عوامل مؤثر در راندمان فرآیند رنگبری از جمله غلظت آب اکسیژنه، غلظت رنگزا و حضور آنیون‌ها (نیترات، کلرید، سولفات، بیکربنات و کربنات) مطالعه شد. نتایج آزمایشات نشان داد که فرآیند رنگبری از سینتیک مرتبه اول تبعیت می‌کند. مقدار یون‌های نیترات و سولفات به عنوان محصولات فرآیند معدنی شدن رنگزا، اندازه‌گیری شدند. این تحقیق نشان داد که با بهینه‌سازی عوامل عملیاتی مؤثر، می‌توان فرآیند رنگبری و معدنی شدن رنگزای بازیک آبی 41 را در مقیاس‌‌های بزرگ‌تر انجام داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Decolorization and Mineralization of Basic Dye using Nanophotocatalysis: Pilot Scale Study

نویسندگان [English]

  • N.M. Mahmoodi 1
  • M. Arami 2
  • K. Gharanjig 3
  • F. Nourmohammadian 4
1 Department of Environmental Research, Institute for Color Science and Technology
2 Textile Engineering Department, Amirkabir University of Technology
3 Department of Organic Colorants;Center of Excellence for Color science and Technology, Institute for Color Science and Technology
4 Department of Organic Colorants, Institute for Color Science and Technology
چکیده [English]

In this research, decolorization and mineralization of Basic Blue 41 (BB 41) were investigated by nanophotocatalytic process using immobilized titania nanoparticles in a batch photoreactor. Photocatalytic decolorization and mineralization processes of dye solutions were performed at pilot scale (10 L). To obtain the details of the photocatalytic degradation of BB 41, UV-Vis and Ion Chromatography (IC) analyses were employed. The effects of major variables governing the efficiency of the process such as H2O2 dosage, dye concentration and anions (NO3-, Cl-, SO42-, HCO3- and CO32-) were investigated. Kinetic analysis indicates that the photocatalytic decolorization rates can usually be approximated first-order model. The nitrate and sulfate anions were measured as photocatalytic mineralization products of BB 41. The results show that the employment of desired operational parameters may lead to complete decolorization and mineralization of BB 41 at pilot scale.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanophotocatalysis
  • Decolorization
  • Mineralization
  • Titania nanoparticles
  • Pilot scale
N. M. Mahmoodi, M. Arami, Bulk phase degradation of Acid Red 14 by nanophotocatalysis using immobilized titanium (IV) oxide nanoparticles. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 182(2006), 60–66.
M. A. Behnajady, N. Modirshahla,  N. Daneshvar, M. Rabbani, Photocatalytic degradation of an azo dye in a tubular continuous-flow photoreactor with immobilized TiO2 on glass plates. Chem. Eng. J. 127(2007), 167-176.
J. Saien, A. R Soleymani, Degradation and mineralization of Direct Blue 71 in a circulating upflow reactor by UV/TiO2 process and employing a new method in kinetic study. J. Hazard. Mater. 144(2007), 506-512.
T. Robinson, B. Chandran, P. Nigam, Removal of dyes from a synthetic textile dye effluent by biosorption on apple pomace and wheat straw. Water Res. 36(2002), 2824–2830.
D. Mohan, K. P. Singh, G. Singh, G. Singh, K. Kumar, Removal of dyes from wastewater using flyash, a low-cost adsorbent. Ind. Eng. Chem. Res. 41(2002), 3688–3695.
P. Nigam, G. Armour, I. M. Banat, D. Singh, R. Marchant, Physical removal of textile dyes and solid state fermentation of dye-adsorbed agricultural residues. Bioresour. Technol. 72(2000), 219–226.
K. R. Ramakrishna, T. Viraraghavan, Dye removal using low cost adsorbents. Water Sci. Technol. 36(1997), 189–196.
M. R. Hoffmann, S. T. Martin, W. Choi, D. W. Bahnemann, Environmental applications of semiconductor photo-catalysis. Chem. Rev. 95(1995), 69-96.
I. K. Konstantinou, T. A. Albanis, TiO2-assisted photo-catalytic degradation of azo dyes in aqueous solution: kinetic and mechanistic investigations - a review. Appl. Catal. B: Environ. 49(2004), 1-14.
I. Arsalan-Alaton, A review of the effects of dye-assisting chemicals on advanced oxidation of reactive dyes in wastewater. Color. Technol. 119(2003), 345-353.
K. Tanaka, S. M. Robledo, T. Hisanaga, R. Ali, Z. Ramli, W. A. Bakar, Photocatalytic degradation of 3,4-xylyl N-methylcarbamate (MPMC) and other carbamate pesticides in aqueous TiO2 suspensions. J. Mol. Catal A: Chem. 144 (1999), 425–30.
A. Houas, H. Lachheb, M. Ksibi, E. Elaloui, C. Guillard, J. M. Hermann, Photocatalytic degradation pathway of Methylene Blue in Water. Appl. Catal. B: Environ. 31(2001), 145-157.