حذف کاتالیزوری نوری ماده رنگزا توسط الکترود اصلاح‌شده با نانوذرات دی‌اکسیدتیتانیم-اکسیدگرافن و بهینه‌سازی به روش رویه -پاسخ

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر،تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق، نانوذرات اکسید گرافن سنتز شده به روش هامر بر روی سطح الکترود گرافیتی رسوب داده شد. آزمون‌های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) برای شناسایی نانوذرات اکسیدگرافن به کار گرفته شد. سپس نانوذرات دی‌اکسیدتیتانیم (TiO2) بر روی سطح الکترود گرافیتی اصلاح شده با ذرات اکسیدگرافن، به روش تبخیر حلال، تثبیت شد. فعالیت کاتالیزور نوری این الکترود اصلاح شده در زمینه رنگبری محلول متیلن آبی (MB)، بررسی شد. همچنین اثر عوامل تاثیرگذار بر فرآیند رنگبری به روش کاتالیزوری نوری، مانند pH محلول، غلظت ماده رنگزای مورد استفاده (mg/l) و مقدار نانوذرات دی‌اکسیدتیتانیم استفاده شده (mg/l)، مطالعه شد. نتایج به دست آمده نشان داد که ترکیب کاتالیزور نوری تهیه شده با مقادیر اندک از نانوذرات کاتالیزور نوری، قادر به رنگبری محلول رنگی MB با بازده 90 % در مدت 120 دقیقه می‌باشد. در ادامه آزمایشات جذب و پایداری به منظور توجیه استفاده از نانوذرات اکسیدگرافن در این تحقیق، بررسی شد. برای بهینه‌سازی فرآیند کاتالیزوری نوری و بررسی تاثیر هم‌زمان عوامل مؤثر به صورت دو به دو توسط نمودارهای سه‌بعدی، مدل رویه-پاسخ به کار گرفته‌شد. نتایج حاصل از بهینه‌‌سازی عددی که اختلاف کمی را بین عدد پیش‌بینی شده (80.56 %) و عددی که به طور تجربی (76.47 %) به دست آمد، نشان داد و همچنین ضریب همبستگی بالا (96.87 %) نشان داد که روش رویه-پاسخ قادر است تا این فرآیند کاتالیزوری نوری را با تعداد کمی از آزمایش‌ها، پیش‌بینی و بهینه‌سازی کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Photocatalytic Dye Removal Using GO-TiO2 Modified Electrode and Optimization by RSM

نویسندگان [English]

  • A. Gholami Akerdi 1
  • H. Bahrami 1
  • M. Arami 1
  • E. ‌Pajootan 2
1 Textile Engineering Department, Amirkabir University of Technology
2 Textile Engineering Department, Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

In this research, graphene oxide (GO) was deposited on the surface of graphite electrodes by the electrodeposition(ED) method which was synthesized by the modified Hummer’s method. FESEM images, FTIR analysis and XRD pattern were employed to confirm the structure of GO. TiO2 nanoparticles were further immobilized on the surface of the graphene oxide fabricated graphite electrodes (TiO2-GO-GE) using solvent evaporation and then photocatalytic activity of the prepared TiO2-GO-CE was studied for the discoloration of solutions containing Methylene Blue (MB) cationic dye. The effect of parameters such as initial dye concentration, pH of solution and TiO2 content on the decolorization efficiency of the photocatalytic process was investigated. The obtained results indicated that the prepared TiO2-GO-GE can decolorize MB with high efficiency (90 %) after 120 min of photocatalytic process. Stability test was carried out in order to show important role of GO. Then, response surface methodology (RSM) method was employed to optimize photocatalytic process and examine simultaneous effect of parameters. The validity of the model for optimization and prediction of the process with low number of experiments was stablished by experimental results (low difference between predicted value (80.56 %) and experimental value (76.47 %)) and also by high value of correlation coefficient (96.87 %).

کلیدواژه‌ها [English]

  • TiO2 nanoparticles
  • Immobilized graphene oxide
  • colored wastewater
  • Methylene blue dye
  • Response-surface model