تثبیت نانوذرات کاتالیزوری نوری TiO2 بر روی جاذب متخلخل مزوحفره MCM-41 به منظور پالایش آب آلوده به آنتی بیوتیک تتراسایکلین

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، شهر جدید سهند، تبریز، ایران

2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

چکیده

هدف از این تحقیق، سنتز نانو چندسازه TiO2(10)/MCM-41 به روش هیدروترمال-تلقیح و مقایسه عملکرد آن با نانوذرات TiO2 برای بررسی نقش پایه در حذف تتراسایکلین می‌باشد. خصوصیات فیزیکی -شیمیایی کاتالیزگرهای نوری سنتز شده با استفاده از آنالیزهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آنالیزهای XRD و EDX بیانگر سنتز موفقیت آمیز TiO2/MCM-41 بود. تصاویر FESEM و EDX وجود ذرات کوچک سطحی در مقیاس نانومتری با توزیع اندازه و پراکندگی یکنواخت در نمونه TiO2/MCM-41 را نشان دادند. بعلاوه، تصاویر FESEM نشان دادند که با تثبیت نانوذرات، اندازه آن ها کاهش می یابد و از تشکیل کلوخه ها جلوگیری می شود. آنالیزهای نوری تأیید کردند که تثبیت نانوذرات TiO2 بر روی MCM-41 به ترتیب باعث کاهش بازترکیب حامل‌های بار و اندازه نانوذرات سطحی می‌گردد. آنالیز جذب-واجذب نیتروژن نیز نشان داد که نانو چندسازه سنتز شده دارای سطح ویژه‌ بالا (m2/g 972) می‌باشد. بر اساس نتایج عملکرد راکتوری، درصد تخریب تتراسایکلین توسط نمونه TiO2(10)/MCM-41، 7/67% بیشتر از نانوذرات TiO2 می‌باشد. این افزایش راندمان به دلیل ساختار کریستالی مناسب TiO2، اندازه کوچکتر و توزیع یکنواخت نانوذرات TiO2، سطح ویژه زیاد، کاهش بازترکیب حامل‌های بار و جلوگیری از توده‌ای شدن کاتالیزگر نوری در اثر حضور MCM-41 می‌باشد. مطالعات سینتیکی نیز بیانگر سرعت تخریب بیشتر آلاینده توسط نانوذرات تثبیت شده و تبعیت نتایج از واکنش درجه دوم بود. همچنین، در شرایط عملیاتی بهینه (غلظت تتراسایکلین برابر با 20 میلی‌گرم بر لیتر، مقدار کاتالیزگر برابر با 1/5 گرم بر لیتر و زمان دو ساعت) میزان تخریب 68 % بدست آمد. فعالیت نسبتاً بالا و بدون تغییر بعد از چرخه اول استفاده مجدد به جداسازی مطلوب و درنتیجه، قابلیت استفاده مجدد مناسب TiO2(10)/MCM-41 اشاره دارد. بدین ترتیب میتوان نتیجه گرفت که تثبیت TiO2 روی پایه MCM-41 علاوه بر جداسازی راحت تر و بهتر، منجر به بهبود خواص نوری و ساختاری و در نهایت، افزایش کارآیی کاتالیزگر نوری میگردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات