تعیین شرایط بهینه ی حذف متیل ارانژ از محلول های آبی توسط نانو ذره Ag, Co/TiO2 به روش طراحی آزمایش

محورهای موضوعی : فلزات سنگین

نسیم ضیائی فر ¹ , صابر خدایی آشان ² , ژیلا طلعت مهر آباد ³ , فرزاد ارجمندی راد ⁴

1 - استادیار گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مراغه، ایران. *(مسوول مکاتبات)
2 - استادیار گروه آمار، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مراغه، ایران.
3 - استادیار گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد بناب، ایران.
4 - استادیار گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد بناب، ایران.

تاریخ دریافت : 1396/02/18 تاریخ پذیرش : 1397/06/06 تاریخ انتشار : 1399/05/01

کلید واژه: فعالیت کاتالیزوری, طراحی آزمایش, کودوپینگ, تاگوچی, نانوذره,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: در بررسی فعالیت فتو کاتالیزوری نانو ذره Ag, Co/TiO2 فاکتورهایی مانند مقدار غلظت آلاینده، مقدار فوتوکاتالیست،pH و دمای کلسیناسیون از عوامل موثر در فرایند حذف آلاینده در محلول های آبی است. با استفاده از طراحی آزمایش امکان حذف فاکتورهای غیر ضروری و تعیین شرایط بهینه صورت میگیرد. روش بررسی: نانو ذره Ag, Co/TiO2 سنتز شده جهت حذف متیل ارانژ استفاده گردید. و چهار متغیر مؤثر در فرآیند حذف متیل ارانژ، شامل غلظت اولیه ی آلاینده، مقدارفتو کاتالیست، pH و دمای کلسیناسیون به عنوان متغیرهای اصلی در نظر گرفته شد و آرایه ای با 4 فاکتور در 3 سطح در نظر گرفته شد. و جمعاً 9 آزمایش با در نظر گرفتن شرایط سطوح برای بهینه سازی و تعیین درجه ی تأثیر هریک از فاکتورها انجام گردید. یافته ها: تاثیر پارامترهای عملیاتی شامل غلظت اولیه ی آلاینده، مقدار فوتوکاتالیست، pH و دمای کلسیناسیون به عنوان متغیرهای اصلی به روش طراحی آزمایش بهینه‌سازی گردید. بحث و نتیجه گیری: نتایج آزمایشات بوسیله ی طراحی آزمایش, روش تاگوچی در تخریب فوتوشیمیایی متیل ارانژ نشان داد که مقدار غلظت متیل ارانژ و سپس مقدار کاتالیست بیش ترین تأثیر را در میان فاکتورهای انتخابی دارند.

چکیده انگلیسی:

Background and objective: Studying photocatalytic activities, some factors including the concentration of the pollutant, the amount of photo-catalyst, pH, and calcination temperature affect the process of eliminating the pollutant from aquatic solutions. Using an experimental design, it is possible to eliminate the unnecessary factors and determine the optimal conditions. Method: The Ag, Co/TiO2 Nano-particles for eliminating methyl orange has been evaluated. The four main variables involved in the process of elimination of methyl orange are the original concentration of the pollutant, the doges of photo-catalyst, pH, and calcination temperature. So arraying four factors changes at 3 levels. Therefore, considering the surface conditions for optimization and for determining the effect of each factor, totally 9 experiments are needed. Findings: The effect of the operational parameters include the original concentration of the pollutant, the amount of the photo-catalyst, pH, and calcination temperature, was optimized through experimental design.    Discussion and Conclusion:  The results of the experiments on photochemical degradation of Methyl Orange using Taguchi method showed that the greatest effect is related to original concentration of the MO and the amount of the Nano-catalyst.

منابع و مأخذ:

1. daneshnameh.roshd.ir              
   
   
   1. Balan, DSL, Monteneiro RTR 2001. Decolorization of textile indigo dye by ligninolytic fungi, J biotechnol., 89,141-145.
   
   
   2. Herrmann, J.M., 1999. Hetrogeneous phtocatalysis: Fundamentals and applications to the removal of various types of aqueous pollutants, Catal. Today., 53, 115-129.
   
   
   3. S.S. Hong, M.S. Lee, C.S. Ju, G.D. Lee, S.S. Park, K.T. Lim, Catal. Today 93–95 (2004) 871–876.
   
   
   4. H.-Y. Chuang and D.-H. Chen, Nanotechnology 20, 105704 (2009).
   
   
   5. Aber, S., Khataee, A. and Sheydaei, M., 2009. Optimization of activated carbon fiber preparation from Kenaf using K₂HPO₄ as chemical activator for adsorption of phenolic compounds, Bioresour. Technol., 100, 6586-6591.
   
   
   6. Behnajady, B., Moghaddam, J., Behnajady, M.A. and Rashchi, F., 2012. Determination of the optimum conditions for the leaching of lead from zinc plant residues in NaCl−H₂SO₄−Ca(OH)₂ media by the Taguchi method, Ind. Eng. Chem. Res., 51, 3887-3894.10.
   
   


2. Elizalde-Gonzalez, M.P. and Hernandez-Montoya, V., 2009.  Removal of Acid Orange 7 by guava seed carbon: A four parameter optimization study, J. Hazard. Mater., 168, 515-522.

6.      R. Nouralensa, Design and analysis of experiments. Tehran: Iran University of Science & Technology, Sixth Edition (2014). (In Persian)

7.      A. Zinali, Taguchi Test Design Using Qualitek Software, Tehran: Petrochemical Research and Technology Company, First Edition, pp. 86-10 (2014). (In Persian)