مقایسه نانوذره اکسید روی استحصال شده از پسماند لیچینگ کارخانه ذوب روی با مرک در رنگبری NB21 تحت پرتو UV

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی معدن، واحد یزد، دانشگاه آزاد اسلامی، یزد، ایران

2 گروه مهندسی مواد و متالورژی، واحد یزد، دانشگاه آزاد اسلامی، یزد، ایران

3 گروه مهندسی معدن، واحد بافق، دانشگاه آزاد اسلامی، بافق، ایران

چکیده

نانوذرات اکسید روی از محلول خالص‌سازی شده حاصل از پسماند کارخانه ذوب روی بافق به دست آمد. مشخصه‌یابی نانوذرات توسط روش‌های XRD، TEM، FT-IR و UV انجام شد. در نهایت این نانوساختارها در مقایسه با نانو ذره خریداری شده از مرک به منظور بررسی خواص کاتالیزور نوری آنها در حذف ماده رنگزای راکتیو NB21، تحت پرتو UV به کار برده شد. در فرآیند رنگبری ماده رنگزای راکتیو NB21، محلول ماده رنگزا توسط هر دو نانو ذره مرک و استحصال شده از پسماند لیچینگ، در زمان‌های 5، 10 و 30 دقیقه تحت پرتو UV قرار گرفت.نتایج، نشان‌دهنده ساختار وورتسایت و شش وجهی نمونه و بلوری بودن آن بود. همچنین نتایج TEM نیز نشان دهنده این بود که نمونه دارای شکل‌های واضح کروی و ابعاد شش گوش کاملا مشخصی در محدوده nm 120-40 می‌باشد. بازده حذف ماده رنگزا در زمان 30 دقیقه در رنگبری NB21 توسط نانو ذره اکسید روی سنتز شده در مقایسه با نانو ذره اکسید روی مرک به ترتیب 92 و 89.21% بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparison of Zinc Oxide Nanoparticle Performance Extracted from Leaching Residue of Zinc Melting Factory with Merck Zinc Oxide Nanoparticle in Bleaching from NB21 Color under UV Rays

نویسندگان [English]

  • S. Sadat Gujarati 1
  • M. Hajisafari 2
  • M. M. Khosravirad 3
1 Department of Mining Engineering, Yazd Branch, Islamic Azad University, Yazd, Iran
2 Department of Materials Science and Metallurgy, Yazd Branch, Islamic Azad University, Yazd, Iran
3 Department of Mining Engineering, Bafgh Branch, Islamic Azad University, Bafgh, Iran
چکیده [English]

ZnO nanoparticles were synthesized from the purified solution form the residue of Zn melting factory in Bafgh. The synthesized nanoparticles were studied using TEM, XRD, FTIR and UV ray. The studied nanoparticles in comparison with the purchased one form Merck Company showed well photovoltaic properties in removal of NB21 reactive dye. In the color bleaching process, the dye solution was exposed to the UV rays for 5, 10 and 30 minutes by both purchased and synthesized nanoparticles. The results of this study indicated the crystalline and hexagonal structure of synthesized nanoparticles. Also, TEM results revealed that the fabricated nanoparticles have clear spherical shape and distinct hexagonal dimension in the range of 40-120 nm. The dye removal efficiency in the 30 minutes in B21 dye was 92% in synthesized nanoparticles in compassion with 89.21% for purchased one. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zinc oxide nanoparticles
  • Photocatalytic Properties
  • reactive dye
  • UV Rays
  1. M. S. Lucas, J. A. Peres, Degradation of reactive black 5 by fenton/UV-C and ferrioxalate/H2O2/solar light processes. Dyes Pigm. 74(2007), 622-629.
  2. A. Özcan, Ç. Ömeroğlu, Y. Erdoğan, AS. Özcan, Modification of bentonite with a cationic surfactant: An adsorption study of textile dye Reactive Blue 19. J. Hazard Mater. 140(2007), 173-179.
  3. B. H. Hameed, A. A. Ahmad, N. Aziz, Isotherms, kinetics and thermodynamics of acid dye adsorption on activated palm ash. Chem. Eng. J. 133(2007), 195-203.
  4. F. Ferrero, Dye removal by low cost adsorbents: Hazelnut shells in comparison with wood sawdust. J. Hazard Mater. 142(2007), 144-152.
  5. B. Nandi, A. Goswami, M. Purkait. Adsorption characteristics of brilliant green dye on kaolin. J. Hazard Mater. 161(2009), 387-395.
  6. C. Galindo, P. Jacques, A. Kalt, Photooxidation of the phenylazonaphthol AO20 on TiO2: kinetic and mechanistic investigations. Chemosphere. 45(2001), 997-1005.
  7. I. M. Jauris, S. B. Fagan, M. A. Adebayo, F. M. Machado, Adsorption of acridine orange and methylene blue synthetic dyes and anthracene on single wall carbon nanotubes: A first principle approach. Comput. Theor. Chem. 1076(2016), 42-50.
  8. M. A. Zazouli, D. Balarak, Y. Mahdavi, M. Ebrahimi, Adsorption rate of 198 reactive red dye from aqueous solution by using activated red mud. Iran J. Health Sci. 1(2013), 36-43.
  9. A. Saeed, M. Iqbal, SI. Zafar, Immobilization of Trichoderma viride for enhanced methylene blue biosorption: batch and column studies. J. Hazard Mater. 168(2009), 406-415.
  10. N. Hoda, E. Bayram, E. Ayranci, Kinetic and equilibrium studies on the removal of acid dyes from aqueous solutions by adsorption onto activated carbon cloth. J. Hazard Mater. 137(2006), 344-351.
  11. A. E. Nemr, O. Abdelwahab, A. El-Sikaily, A. Khaled, Removal of direct blue-86 from aqueous solution by new activated carbon developed from orange peel. J. Hazard Mater. 161(2009), 102-110.
  12. S. Hosseini, M. A. Khan, M. R. Malekbala, W. Cheah, T. S. Choong, Carbon coated monolith, a mesoporous material for the removal of methyl orange from aqueous phase: Adsorption and desorption studies. Chem. Eng. J. 171(2011), 1124–1131.
  13. S. Cengiz, F. Tanrikulu, S. Aksu, An alternative source of adsorbent for the removal of dyes from textile waters: Posidonia oceanica. Chem. Eng. J. 189(2012), 32-40.
  14. M. Qiu, C. Qian, J. Xu, J. Wu, G. Wang, Studies on the adsorption of dyes into clinoptilolite. Desalination. 243(2009), 286-292.
  15. ر. نایبی، ب. آیتی، روش های نوین حذف رنگ از فاضلاب‌های صنعتی، پنجمین همایش تخصصی مهندسی محیط زیست، تهران، دانشگاه تهران، دانشکده محیط زیست، (1390).
  16. Y. Li, S. Sun, M. Ma, Y. Ouyang, W. Yan, Kinetic study and model of the photocatalytic degradation of rhodamine B (RhB) by a TiO2-coated activated carbon catalyst: Effects of initial RhB content, light intensity and TiO2 content in the catalyst. Chem. Eng. J. 147(2008), 142-155.
  17. N. Daneshvar, DG. Salari, A. R. Khataee, Photocatalytic degradation of azo dye acid red 14 in water on ZnO as an alternative catalyst to TiO2. J. Photochem. Photobiol. A. Chem. 162(2004), 317-322.
  18. D. Ravelli, D. Dondi, M. Fagnoni, A. Albini, Photocatalysis. A multi-faceted concept for green chemistry. Chem. Soc. Rev. 38(2009),1999–2011.
  19. F. Marahel, M. Ghaedi, A. Ansari, Zinc Oxide nanoparticles loaded on activated carbon and its application for adsorption removal of uric acid. Synth.react. Inorg. Met-Org. Chem. 45(2015), 1387-1395.
  20. Z. Noorimotlagh, R. Darvishi Cheshmeh Soltani, Gh. Shams Khorramabadi, H. Godini, M. Almasian, Performance of wastewater sludge modified with zinc oxide nanoparticles in the removal of methylene blue from aqueous solutions. Desalin. Water Treat. 57(2016), 1684-1692.
  21. R. Darvishi Cheshmeh Soltani, Gh. Shams Khoramabadi, H. Godini, Z. Noorimotlagh, The application of ZnO/SiO2 nanocomposite for the photocatalytic degradation of a textile dye in aqueous solutions in comparison with pure ZnO nanoparticles. Desalin. Water Treat. 56(2015), 2551-2558.
  22. L. Vafayi and S. Gharibe, Enhancement of photocatalytic activity of ZnO–SiO2 by nano-sized Pt for efficient removal of dyes from wastewater effluents. Iranian J. Catal. 5(4)(2015), 365-371.
  23. H. Nourmoradi, A. R. Ghiasvand, Z. Noorimotlagh, Removal of methylene blue and acid orange 7 from aqueous solutions by activated carbon coated with zinc oxide (ZnO) nanoparticles: equilibrium, kinetic, and thermodynamic study. Desalin. Water Treat. 55(2015), 252-262.
  24. Prashant L. Chaudhari, Pallavi C. Kale, Synthesis and characterization of nano zinc peroxide photocatalyst for the removal of brilliant green dye from textile waste wate. Int. J. Chem. Tech Res.10:9(2017), 477-486.
  25. M. Dehghani, P. Mahdavi, Removal of acid 4092 dye from aqueous solution by zinc oxide nanoparticles and ultraviolet irradiation. Desalin. Water Treat. 54(2015), 3464–3469.   
  26. A. Arafat, A Samad. Sabrin, Huq. Dilruba, M. Moniruzzaman, Shah Md. Masum, Textile Dye Removal from Wastewater Effluents Using Chitosan-ZnO Nanocomposite. J. Text. Sci. Eng. 5 (2015), 2-5.
  27. A. S. Kuznetsov, Y-G. Lu, S. Turner, M. V. Shestakov, V. K. Tikhomirov, D. Kirilenko, J. Verbeeck, A. N. Baranov, V. V. Moshchalkov, Preparation, structural and optical characterization of nanocrystalline ZnO doped with luminescent Ag-nanoclusters. J. Optical Mater. Express. 2(2012), 723-734.
  28. M. Farbod, E. Jafarpoor, Hydrothermal synthesis of different colors and morphologies of ZnO nanostructures and comparison of their photocatalytic properties. Ceram. Int. 40(2013), 6605 –6610.
  29. P. K. Sanoop, S. Anas, S. Ananthakumar, V. Gunasekar, R. Saravanan, V. Ponnusami, Synthesis of yttrium doped nanocrystalline ZnO and its photocatalytic activity in methylene blue degradation. Arabian J. Chem. 9 (2014), 1618-1626. (In Press)
  30. A. Dalvand, M. Gholami, A. Joneidi, N. M. Mahmoodi, Dye removal, energy consumption and operating cost of electrocoagulation of textile wastewater as a clean process. Clean. Soil. Air. Water. 39(2011), 665-672.
  31. Y. Tseng, Y. Lin, H. Chang, Y. Chen, C. Liu, Y. Zou, Effect of Ti content the optical and structural properties of the Ti-doped ZnO nanoparticles. Luminescence. 132(2012), 491-494.
  32. W. Xie, Y. Li, W. Sun, J. Huang, H. Xie, X. Zhao, Surface modification of ZnO with Ag improves its photocatalytic efficiency and photostability. J. Photoch Photobiol A: Chem. 216(2-3)(2010),149-155.
  33. M. Sadeghi Kiakhani, M. Arami, Elimination of C.I. basic violet 16 from colored textile effluent using chitosan-ethyl acrylate as a bio-adsorbent. J Adv. Mater Coat. 1(2012), 15-26.
  34. F. Davar, , A. Majedi, A. R. Mirzaei. Green synthesis of ZnO nanoparticles and its application in the degradation of some dyes. J. American Ceram. Soc. 98.6 (2015), 1739-1746.
  35. F. Moradnia, A. Ramazani, S. Taghavi Fardood, F. Gouranlou A novel green synthesis and characterization of tetragonal-spinel MgMn2O4 nanoparticles by tragacanth gel and studies of its photocatalytic activity for degradation of reactive blue 21 dye under visible light. Mater. Res. Express. 6.7 (2019), 075057.
  36. K. Atrak, A. Ramazani, S. Taghavi Fardood. Green synthesis of Zn0. 5Ni0. 5AlFeO4 magnetic nanoparticles and investiga-tion of their photocatalytic activity for degradation of reactive blue 21 dye. Environ. Technol. (2019), 1-11.
  37. N. A. Salahuddin, M. El-Kemary, E. M. Ibrahim. Synthesis and characterization of ZnO nanoparticles via precipitation method: effect of annealing temperature on particle size. Nano Sci. Nano Technol. 5(2015), 82-88.
  38. م. ت. قانعیان، م. ح. احرام پوش، س. رحیمی، ق. غنی‌زاده، م. عسکرشاهی، جذب رنگ راکتیو قرمز 198 بوسیله نانو ذرات دی اکسید تیتانیم از فاضلاب سنتتیک. نشریه طلوع بهداشت. 9(1389)، 69-59.
  39. ف. اخلاقیان، ه. آزادی، حذف رنگ رودامین بی از محیط‌های آبی با استفاده از فوتوکاتالیست نانوسیم اکسید روی تقویت شده با لانتانیم. مجله سلامت و محیط زیست. 10(1396)، 258- 249.
  40. س. م. سید احمدیان، ع. ر. امانی قدیم، ف. بی‌پیر، سنتز چارچوب فلزی-آلی بر پایه فلز تیتانیم و بررسی فعالیت آن در حذف کاتالیزوری نوری ماده رنگزای راکتیو آبی 19 از محلول آبی. نشریه علمی علوم و فناوری رنگ. (1398)13، 265-253.
  41. ا.ب. جاوید، ف. مقدس، ف. یوسفی، ف. داوردوست، ف. قدرتی، مقایسه کارایی فرآیند اکسیداسیون فوتوکاتالیستی راکتیو بلو 19 با نانوذره TiO2 و نانو فیبر TiO2. مجله سلامت و بهداشت. (1394)، 245-255.