احیا فوتوکاتالیستی کارآمدکروم شش ظرفیتی با استفاده از نانوکریستال های تثیبت شده ی ZnO تحت تابش نور: UV اثر هم افزایی زئولیت HZSM-5 به عنوان پایه

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 2، دوره 10، شماره 3، آذر 1395، صفحه 5-16   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

محسن حقیقی¹؛ فرهاد رحمانی²؛ روح اله دهقانی³؛ اشرف مظاهری⁴؛ محمد باقر میران زاده^{* 3}

¹دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی کاشان

²استادیارگروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی ، دانشگاه کردستان

³استاد گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی کاشان

⁴مربی گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی کاشان

چکیده

 فرایندهای فوتوکاتالیستی به عنوان یک روش کارآمد می‌تواند برای تصفیه فاضلاب های حاوی فلزات سنگین به کار گرفته شود. مطالعه حاضر با هدف سنتزنانوکاتالیست‏ZnO ‎‏ برپایه‏HZSM-5 ‎‏ و بررسی ویژگی فوتوکاتالیستی آن درکاهش موثر (Cr(VI انجام پذیرفت. نانوکامپوزیت ZnO/HZSM-5 به روش آب گرمایی/تلقیح سنتز شد و ماهیت آن با روش های XRD، FESEM ،EDX  وBET  مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده از تجزیه XRD وجود ZnO و HZSM-5 را به عنوان فاز بلوری در ساختار نانوکامپوزیت تایید کرد. تصاویر FESEM نشان داد نانوذرات ZnO به صورت یکنواخت در سطح زئولیت پخش شده است. تاثیر pH و غلظت اولیه کروم شش ظرفیتی بروی فرایند مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مشخص کرد که کارایی حذف کروم شش ظرفیتی با کاهش  pHو غلظت اولیهی کروم افزایش می یابد. در نهایت نتایج به دست آمده از بررسی سینتیک نشان داد که با افزایش pH از 3 به 7 ثابتسرعتواکنش از 019/0 به 007/0 بر دقیقه کاهش می‌یابد و فرایند از واکنش های شبه درجه یک پیروی می‌کند. بنابراین، فرایند فوتوکاتالیستی با استفاده از نانوکامپوزیت ZnO/HZSM-5 می‌تواند به عنوان یک روش موثر و سازگار با محیط زیست به منظور تصفیه‌ی فاضلاب های حاوی مقادیر بالای کروم شش ظرفیتی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

نانوکامپوزیت؛ کروم شش ظرفیتی؛ ZnO/HZSM-5؛ فرایند فوتوکاتالیستی

مراجع

[1] Guo, J., Li, Y., Dai, R., Lan, Y., Journal of hazardous materials, 243, 265-71, 2012.
[2] Ramazanpour Esfahani, A., Hojati, S., Azimi, A., Farzadian, M., Khataee, A., Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 49, 172-82, 2015.
[3] Shams Khorramabadi, G., Darvishi Cheshmeh Soltani, R., Rezaee, A., Khataee, A.R., Jonidi Jafari, A., The Canadian Journal of Chemical Engineering, (6)90, 46-1539, 2012.
[4] Jin, X., Jiang, M., Du, J., Chen, Z., Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 20(5), 3025-32, 2014.
[5] Sayyaf, H., Mostafaii, G.R., Iranshahi, L., Mosavi, G.A., Aseman, E., Desalination and Water Treatment, 1-8, 2015.
[6] Nandi, I., Mitra, P., Banerjee, P., Chakrabarti, A., Ghosh, M., Chakrabarti, S., Ecotoxicology and environmental safety, 86, 7-12, 2012.
[7] Farzana, M.H., Meenakshi, S., International journal of biological macromolecules, 72, 1265-71, 2015.
[8] Qiu, B., Xu, C., Sun, D., Wang, Q., Gu, H., Zhang, X., et al., Applied Surface Science, 334, 7-14, 2015.
[9] Chakrabarti, S., Chaudhuri, B., Bhattacharjee, S., Ray, A.K., Dutta, B.K., Chemical Engineering Journal. (1)153, 93-86, 2009.
[10] Marinho, B.A., Cristóvão, R.O., Loureiro, J.M., Boaventura, R.A.R., Vilar, V.J.P., Applied Catalysis B: Environmental, 192, 208-19, 2016.
[11] Zelmanov, G., Semiat, R., Separation and purification technology, 80(2), 330-7, 2011.
[12] El-Bahy, Z.M., Mohamed, M.M., Zidan, F.I., Thabet, M.S., Journal of hazardous materials, 153(1), 364-71, 2008.
[13] Di Paola, A., García-López, E., Marcì, G., Palmisano, L., Journal of hazardous materials, 211, 3-29, 2012.
[14] Shao, D., Wang, X., Fan, Q., Microporous and Mesoporous Materials, 117(1), 243-8, 2009.
[15] İkizler, B., Peker, S.M., Thin Solid Films, 2015.
[16] Shirzad Siboni, M., Samadi, M., Yang, J., Lee, S., Environmental technology, 32(14), 1573-9, 2011.
[17] Shankar, M., Anandan, S., Venkatachalam, N., Arabindoo, B., Murugesan, V., chemosphere, 63(6), 1014-21, 2006.
[18] Khatamian, M., Alaji, Z., Desalination, 286, 248-53, 2012.
[19] Cai, R., Wu, J.g., Sun, L., Liu, Y.j., Fang, T., Zhu, S., et al., Materials & Design, 90, 839-44, 2016.
[20] Yang, J., Yu, S., Hu, H., Zhang, Y., Lu, J., Wang, J., et al., Chemical engineering journal, 166(3),1083-9, 2011.
[21] Nezamzadeh-Ejhieh, A., Khorsandi, S., Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 20(3), 937-46, 2014.
[22] Wang, Q., Hui, J., Yang, L., Huang, H., Cai, Y., Yin, S., et al., Applied Surface Science, 289, 224-9, 2014.
[23] Akkan, Ş., Altın, İ., Koç, M., Sökmen, M., Desalination and Water Treatment, 56(9), 2522-31, 2015.
[24] Lu, M., Cheng, Y., Pan, S.l., Yang, T.l., Zhang, Z.z., Water, Air, &Soil Pollution, (9)226, 10-1, 2015.
[25] Sun, Q., Li, H., Zheng, S., Sun, Z., Applied Surface Science, ‎ 311, 369-376, 2014.
[26] Lu, J., Roeffaers, M.B., Bartholomeeusen, E., Sels, B.F., Schryvers, D., Microscopy and microanalysis: the official journal of Microscopy Society of America, 20(1), 42-9, 2014.
[27] Seijger, G., Oudshoorn, O., Van Kooten, W., Jansen, J., Van Bekkum, H., Van Den Bleek, C., et al,. Microporous and Mesoporous Materials, 39(1), 195-204, 2000.
[28] Pawar, RC., Lee, CS., Materials Chemistry and Physics, ‎‎141 (2):686-693, 2013.‎
[29] Wei, S., Chen, Y., Ma, Y., Shao, Z., Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 331(1), 112-6, 2010.
[30] Naimi-Joubani, M., Shirzad Siboni, M., Yang, J.K., Gholami, M., Farzadkia, M., Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 22, 23-317, 2015.
[31] Yu, C., Yang, K., Xie, Y., Fan, Q., Jimmy, C.Y., Shu, Q., et al., Nanoscale,5(5), 2142-51, 2013.
[32] Huang, X., Yuan, J., Shi, J., Shangguan, W., Journal of hazardous materials. 171(1), 827-832, 2009.‎
[33] Yu, Y-J., Zhao, Y., Ryu, S., Brus, LE., Kim, KS., Kim P., ‎Nano letters. 9(10), 3430-3434, ‎2009.‎
[34] Behnajady, M.A., Mansoriieh, N., Modirshahla, N., Shokri, M., Environmental technology, 33(3), 265-71, 2012.
[35] Shirzad Siboni, M., Farrokhi, M., Darvishi Cheshmeh Soltani, R., Khataee, A., Tajassosi, S., Industrial & Engineering Chemistry Research, 53(3), 1079-1087, 2014.
[36] Ballav, N., Choi, H., Mishra, S., Maity, A,. Journal of Industrial ‎and Engineering Chemistry, 20(6), 4085-4093, ‎2014.‎
[37] Selli, E,. De Giorgi, A,. Bidoglio, G., ‎Environmental science & technology, 30(2), 598-604, 1996.‎
[38] Das, D.P., Parida, K., De, B.R., Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 245(1), 217-24, 2006.
[39] Sil, D., Chakrabarti, S., Solar Energy, 84(3), 476-85, 2010.
[40] Wang, Q., Shi, X., Xu, J., Crittenden, J.C., Liu, E., Zhang, Y., et al., Journal of Hazardous Materials, 307, 213-20, 2016.
[41] Tuprakay, S., Liengcharernsit, W., Journal of Hazardous Materials, 124(1–3), 53-58, 2005.‎
[42] Ku, Y., Jung, I.L., Water Research, 35(1), 42-135, 2001.
[43] Wu, Q., Zhao, J., Qin, G., Wang, C., Tong, X., Xue, S., Applied Catalysis B: Environmental, 142, 142-8, 2013.
[44] Liu, X., Pan, L., Zhao, Q., Lv, T., Zhu, G., Chen, T., et al, Chemical ‎Engineering Journal, ‎183, 238-243, 2012.‎