حذف رنگ متیلن بلو از پساب با استفاده از Fe-BTC
محورهای موضوعی : مهندسی محیط زیست
رضا علیزاده
1
(دانشگاه صنعتی قم)
کلید واژه: Fe-BTC, چارچوب آلی فلزی, فوتو کاتالیست ماورای صوت, رنگ متیلن بلو,
چکیده مقاله :
در این تحقیق ماده آلی فلزیFe-BTC (آهن-بنزن تری کربوکسیلات) تهیه شده با تابش فراصوت، به عنوان یک کاتالیست نوری جهت تخریب رنگ متیلن بلو (MB) از درون آب استفاده شده است. اثرات دما (50 و 70 درجه سانتی گراد) و زمان تابش (90 و 120 دقیقه) برای تهیه این ماده مورد بررسی قرار گرفت. نانوذرات تهیه شده Fe-BTC عملکرد نورکافتی خوبی را از خود نشان داده و در محدوده دمایی120-70 سانتیگراد ییشترین فعالیت را در حذف رنگ متیلن بلو دارا بود. این عملکرد نتیجه دو عامل مهم شامل مهار فرآیند نوترکیبی حامل های بار و افزایش سطح کاتالیست نوری است. سرعت واکنش تخریب رنگ متیلن بلو از معادله سرعت شبه مرتبه اول لانگمویر پیروی می کند. نمونه Fe-BTC70-120 به دلیل ذرات کوچکتر و همچنین نوترکیب الکترون-حفره کمتر، بیشترین تخریب رنگ را از خود نشان داد.، این تخریب رنگ نتیجه خواص اکسید کنندگی رادیکال هیدروکسیل است. آزمون ها، پایداری نمونه را برای سه دوره مصرف نشان داد. استفاده از فوتوکاتالیست Fe-BTC با فعالیت و پایداری بالا، می تواند انتخاب نوینی در تصفیه پساب های رنگی باشد.
Fe-BTC (benzene tricarboxylic) synthesized by ultrasonic irradiation as a novel photo catalyst was investigated for degradation of methylene blue (MB)by UV/ photo catalyst system. In this study, for the first time, a facile ultrasonic method was employed to prepare Fe-BTC. The effects of temperature (50 and 70 °C) and irradiation time (90 and 120 min) were investigated to get the optimum photo catalyst. The nanoparticles of the synthesized Fe-BTC obtained were smaller and more homogeneous than those previously reported. The synthesized Fe-BTC samples showed good photocatalytic performance. The Fe-BTC 70-120 sample has shown the highest photocatalytic activity. The enhanced photocatalytic performance was related to two important factors which are the inhibition of the recombination process of the charge carriers and also the increase in the total area of the photo catalyst. The kinetics of degradation in this study has followed Langmuir-Hinshelwood pseudo-first-order theory. The Fe-BTC70-120 sample due to smaller particles and lower electron-hole recombination showed the highest photocatalytic degradation. The results of the mechanism showed the reactivity of hydroxyl radical oxidation in methylene blue degradation. The stability test also showed the high stability of Fe-BTC70-120 sample for three cycles. Photocatalytic degradation of MB by Fe-BTC with high activity and recycling stability may provide a new choice for wastewater treatment
[ 1]. L. Xiyi, Y. Pi, Q. Xia, Zh Li, J. Xiao, Appl. Catal. B 192, 72 (2016)
[2]. F.Z. Haque, R. Nandanwar, P. Singh, Optik 128, 191 (2017)
[ 3]. N. Assi, M.S. Tehrani, P. Aberoomand Azar, S.W. Husain, J. Iran. Chem. Soc. 2017, 14, 221
[ 4]. M. Mousavi, A. Habibi–Yangjeh, ShR. Pouran, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2018, 29, 1719
[ 5]. M. Pirhashemi, A. Habibi-Yangjeh, S.R. Pouran, J. Ind. Eng. Chem. 2018, 62, 1
[ 6]. S.E. Moradi, A.M. Haji Shabani,, S. Emami, S. Dadfarnia. J. Iran. Chem. Soc. 13, 1617 (2016)
[ 7]. A. Kozlova, V.N. Ekaterina, Z. Panchenko, N. Hasan, M.N. Abedin Khan, Timofeeva, S. Hwa Jhung, Catal. Today, 266, 136 (2016)
[ 8]. J.J. Du, Y.P. Yuan, J.X. Sun, F.M. Peng, X. Jiang, L.G. Qiu, A.J.Xie, Y.H. Shen, J.F. Zhu, J. Hazard. Mater. 190, 945 (2011)
[ 9]. A.R. Oveisi, A. Khorramabadi-zad, S. Daliran, RSC Adv. 6, 1136 (2016)
[10]. K.G. M.Laurier, F. Vermoortele, R. Ameloot, D.E. De Vos, J. Hofkens, J. Am. Chem. Soc. 135, 14488 (2013)
[11] M.T. Noman, J. Wiener, J. Saskova, M.A. Ashraf, M. Vikova, H. Jamshid, P. Kejzlar, Ultrason. Sonochem. 40, 41 (2018)
[12]. S. Naghizadeh-Alamdari, A. Habibi-Yangjeh, J. Iran. Chem. Soc. 12, 1961 (2015)
[13].N. Abedin Khan, J.Sung Hwa, Coord. Chem. Rev 285, 11 (2008)
[14].V. Safarifard, A. Morsali, Coord. Chem. Rev. 1 (2015)
[15].\ G. Majano, O. Ingold, M. Yulikov, G. Jeschke, J. Perez-Ramirez, Cryst. Eng. Comm. 15, 9885 (2013)
[16].Y. Yanjing, Y. Bai, F. Zhao, E. Yao, J. Yi, Ch Xuan, S. Chen, RSC Adv. 6, 67308 (2016)
[17].Y. Yang, Y. Bai, F. Zhao, E. Yao, J. Yi, Ch Xuan, S. Chen, RSC Adv. 1 (2013)
[18]. M. Sanchez-Sanchez, I. de Asua, D. Ruano, K. Diaz, Direct syn-thesis. Cryst. Growth Des. 15, 4498 (2015)
[19]. E. Rojas Garcia, E.R. Lopez Medina, M. May Lozano, I. Hernan-dez Perez, M.J. Valero, A. M. Maubert Franco, Materials. 7, 8037 (2014)
[20].M. Diaz-Garcia, M. Sanchez-Sanchez, Microporous Mesoporous Mater. 190, 248 (2014)
[21].S.Y. Hao, X.G. Ma, G.H. Cui, Ultrason. Sonochem. 37, 414 (2017)
[22]. S.J. Gregg, K.S.W. Sing, Adsorption, Surface Area and Porosity (Academic, London, 1982)
[23]. J.H. Park, W.R. Lee, Y. Kim, H. J. Lee, D. W. Ryu, W.J. Phang, C.S. Hong, Cryst. Growth Des. 14, 699 (2014)
[24]. K. Tomar, R. Rajak, S. Sanda, S. Konar, Crys. Growth Des. 15, 2732 (2015)
[25]. P. Hemalatha, M. Alagara. K. Navaneetha, S. Pandiyaraj, L. Perumal, Int. J. Chem. Phys. Sci 4, 1 (2015)
[26].\ K. Pradeev Raj, K. Sadaiyandi, A. Kennedy, R. Thamizselvi, Mater. Chem. Phys. 183, 24 (2016)
[27].X.Y. Yi, C.Y. Ma, F. Yuan, N. Wang, F.W. Qin, B.C. Hu, Q.Y. Zhang, Thin Solid Films. 636, 339 (2017)
[28]. T. Inakhunbi Chanu, D. Samanta, A. Tiwari, S. Chatterje, Appl. Surf. Sci. 391, 548 (2017)
[29]. R.S. Dariani, A. Esmaeili, A. Mortezaali. S. Dehghanpour, Optik, 127, 7143 (2016)
[30]. M. Mousumi,. M. Amrita, K. Anup, G. Kajari, B. Saibal, G. Dipuli, Appl. Surf. Sci. 402, 418 (2017)
[31]. J. Guo, J. Yang, Y. Liu, J. F. Ma, Cryst. Eng. Comm., 14, 6609 (2012)
[32]. F. Saadati, N. Keramati, M. Mehdipour Ghazi, Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 46, 757 (2016)