افزایش تخریب آلاینده‌ رنگی رودامین ب در آب با فوتوکاتالیست-جاذب تیتانیا-سیلیکای فلوئوردار شده تحت تابش نور فرابنفش

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 گروه پژوهشی محیط‌زیست، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران

چکیده

از جمله روش‌های نویدبخش حذف آلاینده‌ها از پساب، تخریب آ‌‌ن‌‌ها به کمک کاتالیستی نوری‌های بر مبنای تیتانیا است. با این حال، محدودیت‌هایی همچون ظرفیت جذب پایین ترکیب‌های آلی بر روی سطح کاتالیستی نوری، سرعت بالای ترکیب مجدد الکترون و حفره و غیره مانع از کاربرد عملی آن در سطح وسیع شده است. در این پژوهش از کاتالیستی نوری تیتانیا بر پایه‌ سیلیکا به منظور تخریب کاتالیستی نوری ماده رنگی رودامین ب (RhB) به عنوان آلاینده‌ی مدل تحت نور فرابنفش استفاده شد. برای رفع یکی از موانع پیش روی فرایند کاتالیستی نوری؛ یعنی جذب پایین ترکیب‌های آلی بر روی سطح کاتالیستی نوری، به عنوان مرحله‌ی پیش نیاز شروع واکنش‌های سطحی، از روش فلوئوریناسیون برای اصلاح سطحی کاتالیست و تهیه کاتالیست-جاذب بهره گرفته شد. مواد سنتز شده با استفاده از آنالیزهای طیف سنجی فروسرخ، جذب و دفع نیتروژن و پتانسیل زتا مورد بررسی قرار گرفتند. مشخص شد که فلوئوریناسیون باعث جایگزینی گروه‌های هیدروکسیل سطحی توسط گروه فلوراید شده است، که افزایش آب‌گریزی سطح را در پی دارد. در نتیجه حذف کلی RhB روی سطح کاتالیستی نوری-جاذب طراحی شده نسبت به فوتوکاتالیست تیتانیا-سیلیکا از 67 درصد به 81 درصد افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Ameta R., Benjamin S., Ameta A., Ameta S.C., Photocatalytic Degradation of Organic Pollutants: A Review, Materials Science Forum, 734: 247-272 (2013).
[2] Zeghioud H., Khellaf N., Djelal H., Amrane A., Bouhelassa M., Photocatalytic Reactors Dedicated to the Degradation of Hazardous Organic Pollutants: Kinetics, Mechanistic Aspects, and Design–a Review, Chemical Engineering Communications, 203(11): 1415-1431 (2016).
[3] Mahlambi M.M., Mishra A.K., Mishra S.B., Krause R.W., Mamba B.B., Raichur A.M., Metal Doped Nanosized Titania Used for the Photocatalytic Degradation of Rhodamine B Dye under Visible-Light, Journal of nanoscience and nanotechnology, 13(7):  4934-4942 (2013).
[4] Khaki M.R.D., Shafeeyan M.S., Raman A.A.A., Daud W.M.A.W., Application of Doped Photocatalysts for Organic Pollutant Degradation-a Review, Journal of environmental management, 198: 78-94 (2017).
[5] Mahlambi M.M., Ngila C.J., Mamba B.B., Recent Developments in Environmental Photocatalytic Degradation of Organic Pollutants: The Case of Titanium Dioxide Nanoparticles-a Review, Journal of Nanomaterials, 2015: 790173 (2015).
[6] Parsons S., "Advanced Oxidation Processes for Water and Wastewater Treatment", IWA publishing, (2004).
[7] Al-Mamun M., Kader S., Islam M., Khan M., Photocatalytic Activity Improvement and Application of Uv-TiO2 Photocatalysis in Textile Wastewater Treatment: A Review, Journal of Environmental Chemical Engineering, 7(5): 103248 (2019).
[8] Chen D., Cheng Y., Zhou N., Chen P., Wang Y., Li K., Huo S., Cheng P., Peng P., Zhang R., Photocatalytic Degradation of Organic Pollutants Using TiO2-Based Photocatalysts: A Review, Journal of Cleaner Production, 268: 121725 (2020).
[9] Dong H., Zeng G., Tang L., Fan C., Zhang C., He X., He Y., An Overview on Limitations of TiO2-Based Particles for Photocatalytic Degradation of Organic Pollutants and the Corresponding Countermeasures, Water research, 79: 128-146 (2015).
[10] Humayun M., Raziq F., Khan A., Luo W., Modification Strategies of TiO2 for Potential Applications in Photocatalysis: A Critical Review, Green Chemistry Letters and Reviews, 11(2): 86-102 (2018).
[11] Wen J., Li X., Liu W., Fang Y., Xie J., Xu Y., Photocatalysis Fundamentals and Surface Modification of TiO2 Nanomaterials, Chinese Journal of Catalysis, 36(12): 2049-2070 (2015).
[12] Park H., Park Y., Kim W., Choi W., Surface Modification of TiO2 Photocatalyst for Environmental Applications, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 15: 1-20 (2013).
[13] Yu C., Jimmy C.Y., Chan M., Sonochemical Fabrication of Fluorinated Mesoporous Titanium Dioxide Microspheres, Journal of Solid State Chemistry, 182(5): 1061-1069 (2009).
[14] Wang Q., Chen C., Zhao D., Ma W., Zhao J., Change of Adsorption Modes of Dyes on Fluorinated TiO2 and its Effect on Photocatalytic Degradation of Dyes under Visible Irradiation, Langmuir, 24(14): 7338-7345 (2008).
[15] Fessi N., Nsib M.F., Cardenas L., Guillard C., Dappozze F., Houas A., Parrino F., Palmisano L., Ledoux G., Amans D., Surface and Electronic Features of Fluorinated TiO2 and Their Influence on the Photocatalytic Degradation of 1-Methylnaphthalene, The Journal of Physical Chemistry C, 124(21): 11456-11468 (2020).
[16] Park H., Choi W., Effects of TiO2 Surface Fluorination on Photocatalytic Reactions and Photoelectrochemical Behaviors, The Journal of Physical Chemistry B, 108(13): 4086-4093 (2004).
[17] Vohra M.S., Kim S., Choi W., Effects of Surface Fluorination of TiO2 on the Photocatalytic Degradation of Tetramethylammonium, Journal of photochemistry and photobiology A: chemistry, 160(1-2): 55-60 (2003).
[18] Qi D., Xing M., Zhang J., Hydrophobic Carbon-Doped TiO2/MCF-F Composite as a High Performance Photocatalyst, The Journal of Physical Chemistry C, 118(14): 7329-7336 (2014).
[19] Xing M., Qi D., Zhang J., Chen F., Tian B., Bagwas S., Anpo M., Super-Hydrophobic Fluorination Mesoporous MCF/TiO2 Composite as a High-Performance Photocatalyst, Journal of catalysis, 294: 37-46 (2012).
[20] Thommes M., Kaneko K., Neimark A.V., Olivier J.P., Rodriguez-Reinoso F., Rouquerol J., Sing K.S., Physisorption of Gases, with Special Reference to the Evaluation of Surface Area and Pore Size Distribution (IUPAC Technical Report), Pure and Applied Chemistry, 87(9-10): 1051-1069 (2015).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار