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

بیات, مرضیه; رنجبر, مریم; شکراله زاده, سهیلا

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

مراجع

[1] Dong Y., Wang G., Jiang P., Zhang A., Yue L., Zhang X., Catalytic Ozonation of Phenol in Aqueous Solution by Co₃O₄ Nanoparticles, Bulletin of the Korean Chemical Society, 31: 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 Treatment, Applied Catalysis B: Environmental, 46: 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 Review, Applied Catalysis B: Environmental, 47, 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 Phenol, Journal of Hazardous Materials, 190: 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 Atrazine, Chemical Engineering Journal, 241: 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 Wastewater, Applied Catalysis B: Environmental, 97: 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 Water, Chinese Chemical Letters, 22: 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 Degradation, Materials Research Bulletin, 49: 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 States, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 374: 42-47(2011).

[11] Liu L., Yang H., Wei J., Yang Y., Controllable Synthesis of Monodisperse Mn ₃O₄ and Mn₂O₃ Nanostructures via a Solvothermal Route, Materials Letters, 65: 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 Precursor, Polyhedron, 29: 1747-1753(2010).

[13] Jiang J., Du K., Cao Y., Peng Z., Hu G., Duan J., Synthesis of Micro-Spherical Mn₃O₄ by Controlled Crystallization Method, Powder technology, 246: 723-727(2013).

[14] Askarinejad A., Morsali A., Direct Ultrasonic-Assisted Synthesis of Sphere-Like Nanocrystals of Spinel Co₃O₄ and Mn₃O₄, Ultrasonics Sonochemistry, 16: 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 Quality, Water Research, 45: 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 Solutions, Journal of Colloid and Interface Science, 407, 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 Nanomorphologies, Nanoscale, 4, 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 Wastewater, Journal of Environmental Health Science and Engineering, 12: 50-62(2014).

[19] Ristić M., Musić S., Popović S., Dragčević Đ., Marciuš M., Ivanda M., Synthesis and Long-Term Phase Stability of Mn₃O₄ Nanoparticles, Journal of Molecular Structure, 1044: 255-261 (2013).

[20] Askarinejad A., Morsali A., Direct Ultrasonic-Assisted Synthesis of Sphere-Like Nanocrystals of Spinel Co₃O₄ and Mn₃O₄, Ultrasonics Sonochemistry, 16, 124-131(2009).

[21] Salavati-Niasari M., Davar F., Mazaheri M., Synthesis of Mn₃O₄ Nanoparticles by Thermal Decomposition of a [bis (salicylidiminato) manganese (II)] Complex, Polyhedron, 27: 3467-3471(2008).

[22] Dong Y., Yang H., He K., Song S., Zhang A., β-MnO₂ Nanowires: a Novel Ozonation Catalyst for Water Treatment, Applied Catalysis B: Environmental, 85: 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 Yeast, Korean Journal of Chemical Engineering, 27: 168-173 (2010).

[24] Qin W., Li X., Qi J., Experimental and Theoretical Investigation of the Catalytic Ozonation on the Surface of NiO-CuO Nanoparticles, Langmuir, 25: 8001-8011 (2009).