طراحی و ساخت نانو کامپوزیت های قابل بازیافت پایه فلزی برای تصفیه آب های آلوده شیمیایی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی پلیمر، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بناب، بناب، ایران

2 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء(ص)، تهران، ایران

3 دانشکده علوم پایه، واحد تهران شرق، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

هدف از این پژوهش تهیه و بررسی قدرت فتوکاتالیستی نانو کامپوزیت هیبریدی پایه فلزی با روکش آنتی باکتریال به صورت نانوکامپوزیت فسفات نقره/برمید نقره/اکسید روی/ مگنتیت با ساختار شیمیایی (Fe3O4@ZnO@AgBr@Ag3PO4) می باشد. برای ارزیابی قدرت تخریبی آلاینده های آلی مانند تری فلورالین،دیمیتوآت و قرمز کنگو در راستای تصفیه آب­های آلوده به مواد شیمیایی از این نانوکامپوزیت هیبریدی استفاده شد. وجود نانو ذره­ های فرومغناطیس سبب افزایش جذب نور مرئی، کاهش گاف انرژی و قابلیت جمع آوری این نانوکامپوزیت های هیبریدی توسط اعمال یک میدان مغناطیسی ساده شده است.  نانو کامپوزیت Fe3O4@ZnO@AgBr@Ag3PO4 به ترتیب از روش های سلوترمال، هیدروترمال و هم رسوبی طی مرحله ­های متوالی تهیه شده و با استفاده از روش های متداول آنالیز مانند پراش پرتو ایکس، طیف سنجی فروسرخ، میکروسکوپ الکترونی روبشی شناسایی شدند. با استفاده از طیف سنجی فرابنفش و مرئی، ویژگی­های فتوکاتالیستی آ­ن­ ها بررسی شد. نتیجه ­ها نشان دادند که نانوساختارهای تهیه شده دارای ویژگی­ های فتوکاتالیستی بسیار مناسبی برای حذف آلاینده های آلی می باشند  و تا 98 درصد ترکیب­های آلی را در بار اول حذف نمودند. همچنبن آزمایش­ های مربوط به عملکرد نشان داد که پس از 4 بار بازیابی، قدرت فتوکاتالیستی نانوکامپوزیت­ های استفاده شده حدود 90 درصد می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Grumezescu A. M., Water Purification, Elsevier, Amesterdam (2017)
[2] Morais, S., Costa, F. G., de Lourdes Pereira, M., Heavy Metals and Human Health, Intech Open (2012)
[3] Kavcar, P., Sofuoglu, A. Sofuoglu, S.C. A health risk Assessment for Exposure to Trace Metals Via Drinking Water Ingestion Pathway, Int. J. Hyg. Environ. Health. 212(2): 216-227. (2009)
[4] Santhi, T., Manonmani, S. Vasantha, V. Y.J.A. Chang, A New Alternative Adsorbent for the Removal of Cationic Dyes from Aqueous Solution, Arab. J. Chem., 9:  S466-S474. (2016)
[5] Goyal, P., Chakraborty, S., Misra, S.K., Multifunctional Fe3O4-ZnO Nanocomposites for Environmental Remediation Applications, Environ. Nanotechnol. Monit. Manage., 10: 28-35. (2018)
[6] Fernández, L., Gamallo, M., González-Gómez, M., Vázquez-Vázquez, C., Rivas, J., Pintado, M., Moreira, M.J., Insight into Antibiotics Removal: Exploring the Photocatalytic Performance
of a Fe3O4/ZnO Nanocomposite in a Novel Magnetic Sequential Batch Reactor, J. Environ. Manage., 237: 595-608 (2019)
[7] Lourenco, N.D., Novais, J.M.,  Pinheiro, H.M., Effect of Some Operational Parameters on Textile Dye Biodegradation in a Sequential Batch Reactor, J. Biotechnol., 89(2-3): 163-174 (2001)
[8] Bai, R., Kumar, D., Chaudhary, S., Pandya, D.K., Self-Assembled Vertically Aligned Hetero-Epitaxial ZnO/CdS Core/Shell Array by all CBD Process: Platform for Enhanced Visible-Light-Driven PEC Performance, J. Phys. Chem. C, 122(26): 14408-14419 (2018)
[9] Bernet, N., Delgenes, N., Akunna, J.C., Delgenes, J., Moletta, R., Combined Anaerobic–Aerobic SBR for the Treatment of Piggery Wastewater, Water Res., 34(2): 611-619 (2000)
[10] Habibi-Yangjeh, A., Golzad-Nonakaran, B., Fabrication of Magnetically Recoverable Nanocomposites by Combination of Fe3O4/ZnO with AgI and Ag2CO3: Substantially Enhanced Photocatalytic Activity under Visible Light, Phys. Chem. Res., 6(2): 415-431 (2018)
[11] Machell, J., Prior, K., Allan, R., Andresen, J.M., The Water Energy Food Nexus–Challenges and Emerging Solutions, Environ. Sci.: Water Res. Technol., 1(1): 15-16 (2015)
[12] Sanders, K.T., Webber, M.E., Evaluating the Energy Consumed for Water Use in the United States,  Environ. Res. Lett., 7(3): 034034-034045 (2012)
[13] Harlev, N., Bogler, A., Lahav, O., Herzberg, M., Acidification and Decarbonization in Seawater: Potential Pretreatment Steps for Biofouling Control in SWRO Membranes, Desalination, 467: 86-94 (2019)
[14] Chen, W.J., Tsai, P.J., Chen, Y.C., Functional Fe3O4/TiO2 Core/Shell Magnetic Nanoparticles as Photokilling Agents for Pathogenic Bacteria,  Small, 4(4): 485-491 (2008)
[15] Chelme-Ayala, P., El-Din, M.G., Smith, D.W., Degradation of Bromoxynil and Trifluralin in Natural Water by Direct Photolysis and UV Plus H2O2 Advanced Oxidation Process, Water Res., 44(7):  2221-2228 (2010)
[16] Hassandoost, R., RahimPouran, S., Khataee, A., Orooji, Y., WooJoo, S.,  Hierarchically Structured Ternary Heterojunctions Based on Ce3+/ Ce4+ Modified Fe3O4 Nanoparticles Anchored onto Graphene Oxide Sheets as Magnetic Visible-Light-Active Photocatalysts for Decontamination of Oxytetracycline, J. Hazard. Mater., 376: 200-211 (2019)
[17] Seyed Dorraji, M.S., Amani-Ghadim, A.R., Rasoulifard, M.H., Taherkhani, S., Daneshvar, H., The role of Carbon Nanotube in Zinc Stannate Photocatalytic Performance Improvement: Experimental and Kinetic Evidences, Appl. Catal., B., 205: 559-568 (2017)
[18] Li, X., Zhang, Z., Fakhri, A., Kumar Gupta, V., Agarwal, S., Adsorption and Photocatalysis Assisted Optimization for Drug Removal by Chitosan-Glyoxal/Polyvinylpyrrolidone/MoS2 Nanocomposites, Int. J. Biol. Macromol., 136: 469-475 (2019)
[19] Nakata, K., Fujishima, A., TiO2 Photocatalysis: Design and Applications, J. Photochem. Photobiol., C. , 13(3): 169-189 (2012)
[20] Rai, M., Yadav, A., Gade, A., Silver Nanoparticles as a New Generation of Antimicrobials, Biotechnol. Adv., 27(1): 76-83 (2009)
[21] Ma, S., Zhan, S., Jia, Y., Zhou, Q.J., Superior Antibacterial Activity of Fe3O4-TiO2 Nanosheets Under Solar Light, ACS Appl. Mater. Interfaces, 7(39): 21875-21883 (2015)
[22] Farrokhi, M., Hosseini, S. C., Yang, J. K., Shirzad-Siboni, M., Application of ZnO–Fe3O4 Nanocomposite on the Removal of Azo Dye from Aqueous Solutions: Kinetics and Equilibrium Studies, Water Air Soil Pollut., 225(9): 2113 (2014)
[23] Blount, M.C., Falconer, J.L., Steady-State Surface Species During Toluene Photocatalysis, Appl. Catal., B., 39(1): 39-50 (2002)

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار