تهیه و شناسایی نانوچندسازه کربن نیترید گرافیتی/کائولن برای حذف فوتوکاتالیستی نیترات از محلول‌های آبی

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 6، دوره 15، شماره 1، خرداد 1400، صفحه 50-58   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jacr.2021.682619

نویسندگان

الهام اسدی¹؛ محمد هادی قاسمی^{* 2}؛ پرویز احمدی اول³؛ ناهید منجمی⁴؛ مریم افشارپور⁵؛ مجید بغدادی⁶

¹دانشجوی دکترا گروه پژوهشی شیمی کاربردی، سازمان جهاد دانشگاهی تهران-ACECR، تهران، ایران

²استادیار گروه پژوهشی شیمی کاربردی، سازمان جهاد دانشگاهی تهران-ACECR، تهران، ایران.

³کارشناس ارشد (مربی) گروه پژوهشی شیمی کاربردی، سازمان جهاد دانشگاهی تهران-ACECR، تهران، ایران.

⁴دانشجوی دکترا پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایران.

⁵استادیار پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایران.

⁶دانشیار دانشکده محیط‎زیست، پردیس دانشکده‎های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

یون نیترات موجود در آب موجب مسمومیت انسان می‌شود و بسیار خطرناک است. حذف فوتوکاتالیستی نیترات از آب و تبدیل آن به گاز نیتروژن از اهمیت زیادی برخوردار است. در این مطالعه، نانوچندسازه ناهمگن کربن نیترید گرافیتی/کائولن به دلیل داشتن بستر طبیعی کائولن با خواص ویژه، برای کاهش نیترات تحت تابش پرتو فرابنفش درنظرگرفته‎شد. نتیجه­های به‎دست آمده از تجزیه و تحلیل فوتوکاتالیستی نانوچندسازه با روش‌های طیف‎شناسی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) ، پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) و طیف‎شناسی تفکیک انرژی (EDS) به‎روشنی نشان داد که سطح کائولن با یک لایه کربن نیترید گرافیتی پوشانده شده است. محلول آبی حاوی 50 میلی‌گرم بر لیتر یون نیترات تحت واکنش فوتوکاتالیستی قرار گرفت. نتیجه­های به‎دست آمده حذف نیترات با نانوچندسازه کربن نیترید گرافیتی/کائولن در مقایسه با کربن نیترید گرافیتی و کائولن، بالاترین مقدار تخریب نیترات را در 60 دقیقه اول نشان داد. با روش یادشده و با بازده حذف 15_/93 %، غلظت اولیه ppm ۵۰ یون نیترات به ppm 5_/3 رسید که این مقدار زیر حد مجاز نیترات برپایه استاندارد سازمان بهداشت جهانی است. بنابراین، به‎کارگیری این نانوچندسازه، به دلیل سادگی روش تهیه و دسترسی تجاری به واکنشگرهای موردنیاز در تهیه آن، و همچنین، راندمان و انتخاب‌گری بالای تولید گاز نیتروژن در تخریب نیترات و نبود آلایندگی پساب، روشی مناسب در حذف فوتوکاتالیستی نیترات از آب آشامیدنی است.

کلیدواژه‌ها

نانوچندسازه فوتوکاتالیستی؛ کربن نیترید گرافیتی؛ کائولن؛ کاهش نیترات؛ تصفیه آب

مراجع

[1] Afzal, B.M.; J. Midwifery Womens Health. 51, 12-18, 2006.

[2] Spalding, R.F.; Exner, M.E., J. Environ. Qual. 22, 392-402, 1993.

[3] Rupert, M.G.; J. Environ. Qual. 37, 1988–2004, 2008.

[4] Schlesinger, W.H.; Proceedings of the National Academy of Sciences 106, 203-208, 2009.

[5] Heidariyeh, A.; Ghobakhloo, S.; Abdolshahi, A.; Marvdashti, L. M.; Zeinali, M. K.; Ashhad, S.; Koomesh. 21, 381-386, 2019.

[6] Liu, J.; Liu, Y.; Liu, N.; Han, Y.; Zhang, X.; Huang, H.; Lifshitz, Y.; Lee, S.T.; Zhong, J.; Kang, Z.; Science 347, 970-974, 2015.

[7] Uyguner-Demirel, C.S.; Bekbolet, M.; Chemosphere 84, 1009-1031, 2011.

[8] Zhang, C.; Li, Y.; Shuai, D.; Shen, Y.; Xiong, W.; Wang, L.; Chemosphere 214, 462-479, 2019.

[9] Jiang, L.; Yuan, X.; Pan, Y.; Liang, J.; Zeng, G.; Wu, Z.; Wang, H.; Appl. Catal. B-Environ. 217, 388-406, 2017.

[10] Inagaki, M.; Tsumura, T.; Kinumoto, T.; Toyoda, M.; Carbon 141, 580-607, 2019.

[11] Kloprogge, J. T.; Cham. 41-96, 2019.

[12] Sun, Z.; Li, C.; Du, X.; Zheng, S.; Wang, G.; J. Colloid Interface Sci. 511, 268-276, 2018.

[13] Sholl, D.S.; Steckel, J.A.; “Density functional theory: a practical introduction” John Wiley & Sons, Canada, 2011.

[14] Li, Y.; Li, S.G.; Wang, J.; Li, Y.; Ma, C.H.; Zhang, L.; Russ. J. Phys. Chem. A. 88, 2471–2475, 2014.

[15] Zhang, Q.; Yan, Z.; Ouyang, J.; Zhang, Y.; Yang, H.; Chen, D.; Appl. Clay Sci. 157, 283-290, 2018.

[16] Wang, A.; Wang, C.; Fu, L.; Wong-Ng, W.; Lan, Y.; Nanomicro Lett. 9(4), 1-21, 2017.

[17] Sun, D.; Yang, W.; Zhou, L.; Sun, W.; Li, Q.; Shang, J.K.; Appl. Catal. B Environ. 182, 85–93, 2016.