تخریب پارانیتروفنل ( PNP ) در محیط آبی با استفاده از فوتوکاتالیست های پایه تنگستن اکسید فعال شده با نور مرئی

محورهای موضوعی : شیمی تجزیه

فاطمه هدایتی نسب ¹ (کارشناس ارشد شیمی تجزیه، دانشکده شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران)
علیرضا زارعی ² (دانشیار شیمی تجزیه، دانشکده شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران)
هادی رضایی وحیدیان ³ (دکتری شیمی کاربردی، پژوهشکده سامانه‌های حمل و نقل فضایی، پژوهشگاه فضایی ایران)

تاریخ دریافت : 1396/11/29 تاریخ پذیرش : 1397/01/29 تاریخ انتشار : 1397/06/01

کلید واژه: نور مرئی, تخریب پارا نیتروفنل, فرایند اکسایش پیشرفته, فوتوکاتالیست تنگستن اکسید, سنتز آب گرمایی,

چکیده مقاله :

پارانیتروفنل ( PNP ) به عنوان یک ماده نیتروآروماتیک، از آلایند ههای سمی موجود در پساب های صنعتی است. در این مقاله تخریب این آلاینده به روش فوتوکاتالیستی با استفاده از کاتالیست های Na0.01WO3 ،WO3 و CuWO4/CuO تحت نور مرئی بررسی شده است. کاتالیست های مربوط با روش آب گرمایی سنتز شده و فرایند در یک واکنشگاه تعلیقه ای سوسپانسیونی مجهز به یک لامپ متال هالید 400 W انجام شده است. کاتالیست های سنتز شده با استفاده از رو شهای پراش پرتو ایکس XRD ، میکروسکوپ الکترونی روبشی FE-SEM و طیف سنجی بازتاب نفوذی DRS شناسایی شده اند. عامل های مؤثر بر فرایند مانند pH ، دمای واکنش و شدت نور موردبررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که برای غلظت 2000 ppm از کاتالیست و 20 ppm از PNP ، دمای 25 °C و pH برابر با 5/ 11 ، پس از 240 دقیقه، بازده تخریب با استفاده از کاتالیست های Na0.01WO3 ،WO3 و CuWO4/CuO به ترتیب 40 %، 3/ 42 و 30 % به دست آمد.

چکیده انگلیسی:

Para-Nitrophenol (PNP) as a nitroaromatic matter is a hazardous pollutant in industrial wastewaters. In this paper degradation of the pollutant was performed by the catalysts of CuWO4/CuO, Na0.01WO3, and WO3 under visible light. The catalysts were synthesized by hydrothermal method and the process was performed in a suspension reactor equipped with a metal halid lamp (400 W). The synthesized catalysts were characterized using X-ray diffraction (XRD), Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), and Diffuse reflection spectroscopy (DRS). The effective parameters of pH, reaction temperature, and light intensity have been studied. The results showed that using [Catalyst] = 2000 ppm, [PNP] = 20 ppm, T = 25 °C, and pH = 12 after 240 min, the degradation efficiency for WO3, Na0.01WO3, and CuWO4/CuO obtained about 40%, 42.3%, and 30%, respectively.

منابع و مأخذ:

[1] Bastam, T.R.; Entezari, M.H.; Chem. Eng. J. 210, 510-519, 2012.

[2] Alinnor, I.-J. and Nwachukwu, M.-A.; J. Environ. Chem. Ecotoxicol. 2, 32-36, 2011.

[3] Nwokem, C.O.; Gimba, C.E.; Ndukw, G.I.; Abechi, S.E.; Adv. Appl. Sci. Res. 2, 268-278, 2014.

[4] Nayak, P.S.; Singh, B.K.; Ind. J. Chem. 46, 620-623, 2007.

[5] Saien, J.; Soleymani, A.R.; J. Hazard. Mater. 144, 506–512, 2007.

[6] Wang, N.; Zheng, T.; Jiang, J.; Lung, W.S; Miao, X.; Wang, P.; Chem. Eng. J. 239, 351-359, 2014.

[7] Herrera-Melian, J.A.; Martin-Rodriguez, A.J.; Ortega-Mendez, A.; Arana, J.; Dona-Rodriguez, J.M.; Perez-Pena, J.; J. Environ. Manag. 105, 53-60, 2012.

[8] Liou, M.J.; Lu, M.C.; Chen, J.N.; Water Res. 37, 3172–3179, 2003.

[9] Zhang, M.; Chen, X.; Zhou, H.; Murugananthan, M.; Zhang, Y.; Chem. Eng. J. 264, 39-47, 2015.

[10] Zhang, W.; Xiao, X.; An, T.; Song, Z.; Fu, J.; Sheng, G.; Cui, M.; J. Chem. Technol. Biotechnol. 78, 788–794, 2003.

[11] Kiwi, J.; Pulgarin, C.; Peringer, P.; Appl. Catal. B.: Environ. 3, 335–350, 1994.

[12] MA, O.; Peiroten, J.; Chartrain, P.; Acher, A.J.; Environ. Sci. Technol., 34, 3474–3479, 2000.

[13] حمیدرضا، پوراعتدال؛ محمدحسین، کشاورز؛ «تخریب فوتوکاتالیستی آلاینده‌های شیمیایی»، انتشارات دانشگاه صنعتی مالک اشتر، 1391.

[14] Tang, J.; Zou, Z.; Ye, J.; Angew. Chem. Int. Edition. 43, 4463–4466, 2004.

[15] Konstantinou, I.K.; Albanis, T.A.; A review. Appl. Catal. B. : Environ. 49, 1–14, 2004.

[16] Melghit, K.M.; Rubaei, S.A.; Al-Amri, I.; J. Photochem. Photobiol. A. 181, 137–141, 2006.

[17] Gaffour, H.; Mokhtar, M.; Res. Chem .Int. 42, 6025-6038, 2016.

[18] Basahel, S.N.; Mokhtar, M.; Alshareah, E.H.; Katabathini, N.; Nanosci. Nanotechnol. Lett. 8, 448–457, 2016.

[19] Sugiyama,  M.; Salehi, Z.; Tokumura, M.; Kawase, Y.; Water Sci. Technol. 65, 1882-6, 2012.

[20] Kuzhalosai, V.; Subash, B.; Senthilraja, A.; Dhatshanamurthi, P.; Shanthi, M.; Spectrocheimi. Act. Part A 115, 876-882, 2013.

[21] Nishimoto, S.; Mano, T.; Kameshima, Y.; Miyake, M.; Chem. Phys. Lett. 500, 86–89, 2010.

[22] Lee, H.; Choi, J.; Lee, S.; Yun, S.T.; Lee, C.; J. Appl. Catal. B.: Environ. 138, 311–317, 2013.

[23] فرهادیان، موسی؛ سنگ‌پور، پروانه؛ رئیسی، بابک؛ سومین همایش ملی مدیریت پساب و پسماند در صنایع نفت و انرژی، 1-8، 1391

[24] Kim, H.; Yoo, H.Y.; Hong, S.; Lee, S.; Lee, S.; Park, B.S.; Park, H.; Lee, C.; Lee, J.; Appl. Catal.: B. Environ. 162, 515–523, 2015.

[25] Aslama, M.; qbal, I.; Ismaila, M.I.; Chandrasekarana, S.; Hameeda, A.; J. Hazard. Mater. 276, 120–128, 2014.

[26] Nambi, A.B.; Anusha, J.V.; Subramanian, E.; J. Environ. Biotechnol. Res. 6, 157-167, 2017.

[27] Ahmadi, M.; Younesi, R.; Guinel, M.J.F.; J. Mater. Res. 29, 1424-1430, 2014.

[28] Wang, X.; Pang, L.; Hu, X.; Han, N.; J. Environ. Sci. 35, 76–82, 2015.

[29] Wang, L.; Zhan, J.; Fan, W.; Cui, G.; Sun, H.; Zhuo, L.; Zhaoc, X.; Tang, B.; J. RSC. 46, 8833-8835, 2010.

[30] Chen, H.; Leng, W.; Xu, Y.; J. Phys. Chem. 118, 9982−9989, 2014.

[31] Vamvasakis, I.; Georgaki, I.; Vernardou, D.; Kenanakis, G.; Katsarakis, N.; J. Sol-Gel Sci. Technol. 76, 120-128, 2015.

[32] Liu, B.; Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 11520-11527, 2016.

[33] Luo, X.; Deng, F.; Min, L.; Luo, S.; Guo, B.; Zeng, G.; AU, C; Environ. Sci. Technol. 47, 7404-7412, 2013.

[34] Xin, Y.; Gao, M.; Wang, Y.; Ma, D.; J. Chemi. Engin. 242, 162–169, 2014.

[35] Yoona, M.; Ohb, Y.; Hongd, S.; Sang Leea, J.; Boppellaa, R.; Kimd, S.H.; Motaa, F.M.; Kimb, S.O.; Kim, D.H.; Appl. Catal. B.: Environ. 206, 263–270, 2017.