سنتز و شناسایی نانو کاتالیست 4O3Mn و کاربرد آن برای حذف فنل

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده فناوری های شیمیایی، سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران

چکیده

یکی از روش های مؤثر برای حذف آلاینده های دیر تخریب پذیر آب و پساب، استفاده از ازن به همراه کاتالیست می باشد. در این پژوهش، نانو کاتالیست 4O3Mn به روش هم ­رسوبی با استفاده از نمک منگنز استات 4 آبه تهیه و با روش های SEM ،EDX ،XRD  و FT-IR مورد شناسایی قرار گرفت. نانو ذره­ های 4O3Mn تهیه شده دارای ساختار کروی بوده و میانگین اندازه ذره­ های آن 20-10 نانومتر به­ دست آمد.‏ نانو کاتالیست سنتز شده برای تخریب فنل در محلول آبی با استفاده از فرایند ازن زنی به کار برده شد، بر اساس نتیجه­ ها میزان تخریب فنل در مدت زمان واکنش 60  دقیقه، 43/98 % به­ دست آمد که در مقایسه با استفاده از ازن بدون کاتالیست به میزان 98/16 % افزایش یافته است. همچنین، افزایش میزان معدنی سازی فنل با استفاده از ازن زنی کاتالیستی در مقایسه با ازن زنی به تنهایی به مقدار 5/32 % بیانگر اثر مثبت کاتالیست بر حذف فنل از محیط آبی بوده است

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Dong Y., Wang G., Jiang P., Zhang A., Yue L., Zhang X., Catalytic Ozonation of Phenol  in Aqueous Solution by Co3O4 NanoparticlesBulletin of the Korean Chemical Society31: 2830-2834(2010).

[2] زمانخان، حسام؛ آیتی، بیتا؛ گنجی دوست، حسین؛ تجزیه فتوکاتالیستی فنل به وسیله نانوذرات روی اکسید تثبیت شده بر بستر بتنی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3و4 )9:31 تا 29(1391).

[3] Kasprzyk-Hordern B., Ziółek M., Nawrocki J., Catalytic Ozonation and Methods of Enhancing Molecular Ozone Reactions in Water TreatmentApplied Catalysis B: Environmental46: 639-669(2003).

[4] Pera-Titus M., Garcı́a-Molina V., Baños M. A., Giménez J., Esplugas S., Degradation of Chlorophenols by Means of Advanced Oxidation Processes: a General ReviewApplied Catalysis B: Environmental47, 219-256 (2004).

[5] Wu Z., Franke M., Ondruschka B., Zhang Y., Ren Y., Braeutigam P., Wang W., Enhanced Effect of Suction-Cavitation on the Ozonation of PhenolJournal of Hazardous Materials190: 375-380 (2011).

[6] Fan X., Restivo J., Órfão J. J., Pereira M. F. R., Lapkin A. A., The Role of Multiwalled Carbon Nanotubes (MWCNTs) in the Catalytic Ozonation of AtrazineChemical Engineering Journal241: 66-76 (2014).

[7] Moussavi G., Alizadeh R., The integration of Ozonation Catalyzed with MgO Nanocrystals and the Biodegradation for the Removal of Phenol from Saline WastewaterApplied Catalysis B: Environmental97: 160-167(2010).

[8] Dong Y. M., Wang G. L., Jiang P. P., Zhang A. M., Yue L., Zhang X. M., Simple Preparation and Catalytic Properties of ZnO for Ozonation Degradation of Phenol in WaterChinese Chemical Letters22: 209-212(2011).

[9] Silva G. C., Ciminelli V. S., Ferreira A. M., Pissolati N. C., Paiva P. R. P., López J. L., A Facile Synthesis of Mn3O4/Fe3O4 Superparamagnetic Nanocomposites by Chemical Precipitation: Characterization and Application in Dye DegradationMaterials Research Bulletin49: 544-551 (2014).

[10] Hao X., Zhao J., Li Y., Zhao Y., Ma D., Li L., Mild Aqueous Synthesis of Octahedral Mn3O4 Nanocrystals with Varied Oxidation StatesColloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects374: 42-47(2011).

[11] Liu L., Yang H., Wei J., Yang Y., Controllable Synthesis of Monodisperse Mn 3O4 and Mn2O3 Nanostructures via a Solvothermal RouteMaterials Letters65: 694-697 (2011).

[12] Davar F., Salavati-Niasari M., Mir N., Saberyan K.,Monemzadeh M., Ahmadi E., Thermal Decomposition Route for Synthesis of Mn3O4 Nanoparticles in Presence of a Novel PrecursorPolyhedron29: 1747-1753(2010).

[13] Jiang J., Du K., Cao Y., Peng Z., Hu G., Duan J., Synthesis of Micro-Spherical Mn3O4 by Controlled Crystallization MethodPowder technology246: 723-727(2013).

[14] Askarinejad A., Morsali A., Direct Ultrasonic-Assisted Synthesis of Sphere-Like Nanocrystals of Spinel Co3O4 and Mn3O4Ultrasonics Sonochemistry16: 124-131 (2009).

[15] Byun S., Davies S., Alpatova A., Corneal L., Baumann M., Tarabara V., Masten S., Mn Oxide Coated Catalytic Membranes for a Hybrid Ozonation–Membrane Filtration: Comparison of Ti, Fe and Mn Oxide Coated Membranes for Water QualityWater Research45: 163-170 (2011).

[16] Saputra E., Muhammad S., Sun H., Ang H.-M., Tadé M. O., Wang S., A Comparative Study of Spinel Structured Mn3O4, Co3O4 and Fe3O4 Nanoparticles in Catalytic Oxidation of Phenolic Contaminants in Aqueous SolutionsJournal of Colloid and Interface Science407, 467-473 (2013).

[17] Chen C., Ding G., Zhang D., Jiao Z., Wu M., Shek C.-H., Wu C. L., Lai J. K., Chen Z., Microstructure Evolution and Advanced Performance of Mn3O4 NanomorphologiesNanoscale4, 2590-2596 (2012).

[18] Shahamat Y. D., Farzadkia M., Nasseri S., Mahvi A. H.m Gholami M., Esrafili A., Magnetic Heterogeneous Catalytic Ozonation: A New Removal Method for Phenol in Industrial WastewaterJournal of Environmental Health Science and Engineering12: 50-62(2014).

[19] Ristić M., Musić S., Popović S., Dragčević Đ., Marciuš M., Ivanda M., Synthesis and Long-Term Phase Stability of Mn3O4 NanoparticlesJournal of Molecular Structure1044: 255-261 (2013).

[20] Askarinejad A., Morsali A., Direct Ultrasonic-Assisted Synthesis of Sphere-Like Nanocrystals of Spinel Co3O4 and Mn3O4Ultrasonics Sonochemistry16, 124-131(2009).

[21] Salavati-Niasari M., Davar F., Mazaheri M., Synthesis of Mn3O4 Nanoparticles by Thermal Decomposition of a [bis (salicylidiminato) manganese (II)] ComplexPolyhedron27: 3467-3471(2008).

[22] Dong Y., Yang H., He K., Song S., Zhang A., β-MnO2 Nanowires: a Novel Ozonation Catalyst for Water TreatmentApplied Catalysis B: Environmental85: 155-161 (2009).

[23] Wu G., Jeong T.-s., Won C.-H., Cui L., Comparison of Catalytic Ozonation of Phenol by Activated Carbon and Manganese-Supported Activated Carbon Prepared from Brewing YeastKorean Journal of Chemical Engineering27: 168-173 (2010).

[24] Qin W., Li X., Qi J., Experimental and Theoretical Investigation of the Catalytic Ozonation on the Surface of NiO-CuO NanoparticlesLangmuir25: 8001-8011 (2009).