تهیه و شناسایی نانوچندسازه کربن نیترید گرافیتی/کائولن برای حذف فوتوکاتالیستی نیترات از محلول‌های آبی

الموضوعات :

الهام اسدی ¹ , محمد هادی قاسمی ² , پرویز احمدی اول ³ , ناهید منجمی ⁴ , مریم افشارپور ⁵ , مجید بغدادی ⁶

1 - دانشجوی دکترا گروه پژوهشی شیمی کاربردی، سازمان جهاد دانشگاهی تهران-ACECR، تهران، ایران
2 - استادیار گروه پژوهشی شیمی کاربردی، سازمان جهاد دانشگاهی تهران-ACECR، تهران، ایران.
3 - کارشناس ارشد (مربی) گروه پژوهشی شیمی کاربردی، سازمان جهاد دانشگاهی تهران-ACECR، تهران، ایران.
4 - دانشجوی دکترا پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایران.
5 - استادیار پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایران.
6 - دانشیار دانشکده محیطزیست، پردیس دانشکدههای فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

تاريخ الإرسال : 10 الأحد , ذو القعدة, 1442 تاريخ التأكيد : 10 الأحد , ذو القعدة, 1442 تاريخ الإصدار : 10 السبت , شوال, 1442

الکلمات المفتاحية: تصفیه آب, نانوچندسازه فوتوکاتالیستی, کربن نیترید گرافیتی, کائولن, کاهش نیترات,

ملخص المقالة :

یون نیترات موجود در آب موجب مسمومیت انسان می‌شود و بسیار خطرناک است. حذف فوتوکاتالیستی نیترات از آب و تبدیل آن به گاز نیتروژن از اهمیت زیادی برخوردار است. در این مطالعه، نانوچندسازه ناهمگن کربن نیترید گرافیتی/کائولن به دلیل داشتن بستر طبیعی کائولن با خواص ویژه، برای کاهش نیترات تحت تابش پرتو فرابنفش درنظرگرفته‎شد. نتیجه های به‎دست آمده از تجزیه و تحلیل فوتوکاتالیستی نانوچندسازه با روش‌های طیف‎شناسی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) ، پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) و طیف‎شناسی تفکیک انرژی (EDS) به‎روشنی نشان داد که سطح کائولن با یک لایه کربن نیترید گرافیتی پوشانده شده است. محلول آبی حاوی 50 میلی‌گرم بر لیتر یون نیترات تحت واکنش فوتوکاتالیستی قرار گرفت. نتیجه های به‎دست آمده حذف نیترات با نانوچندسازه کربن نیترید گرافیتی/کائولن در مقایسه با کربن نیترید گرافیتی و کائولن، بالاترین مقدار تخریب نیترات را در 60 دقیقه اول نشان داد. با روش یادشده و با بازده حذف 15/93 %، غلظت اولیه ppm ۵۰ یون نیترات به ppm 5/3 رسید که این مقدار زیر حد مجاز نیترات برپایه استاندارد سازمان بهداشت جهانی است. بنابراین، به‎کارگیری این نانوچندسازه، به دلیل سادگی روش تهیه و دسترسی تجاری به واکنشگرهای موردنیاز در تهیه آن، و همچنین، راندمان و انتخاب‌گری بالای تولید گاز نیتروژن در تخریب نیترات و نبود آلایندگی پساب، روشی مناسب در حذف فوتوکاتالیستی نیترات از آب آشامیدنی است.

المصادر:

[1] Afzal, B.M.; J. Midwifery Womens Health. 51, 12-18, 2006.

[2] Spalding, R.F.; Exner, M.E., J. Environ. Qual. 22, 392-402, 1993.

[3] Rupert, M.G.; J. Environ. Qual. 37, 1988–2004, 2008.

[4] Schlesinger, W.H.; Proceedings of the National Academy of Sciences 106, 203-208, 2009.

[5] Heidariyeh, A.; Ghobakhloo, S.; Abdolshahi, A.; Marvdashti, L. M.; Zeinali, M. K.; Ashhad, S.; Koomesh. 21, 381-386, 2019.

[6] Liu, J.; Liu, Y.; Liu, N.; Han, Y.; Zhang, X.; Huang, H.; Lifshitz, Y.; Lee, S.T.; Zhong, J.; Kang, Z.; Science 347, 970-974, 2015.

[7] Uyguner-Demirel, C.S.; Bekbolet, M.; Chemosphere 84, 1009-1031, 2011.

[8] Zhang, C.; Li, Y.; Shuai, D.; Shen, Y.; Xiong, W.; Wang, L.; Chemosphere 214, 462-479, 2019.

[9] Jiang, L.; Yuan, X.; Pan, Y.; Liang, J.; Zeng, G.; Wu, Z.; Wang, H.; Appl. Catal. B-Environ. 217, 388-406, 2017.

[10] Inagaki, M.; Tsumura, T.; Kinumoto, T.; Toyoda, M.; Carbon 141, 580-607, 2019.

[11] Kloprogge, J. T.; Cham. 41-96, 2019.

[12] Sun, Z.; Li, C.; Du, X.; Zheng, S.; Wang, G.; J. Colloid Interface Sci. 511, 268-276, 2018.

[13] Sholl, D.S.; Steckel, J.A.; “Density functional theory: a practical introduction” John Wiley & Sons, Canada, 2011.

[14] Li, Y.; Li, S.G.; Wang, J.; Li, Y.; Ma, C.H.; Zhang, L.; Russ. J. Phys. Chem. A. 88, 2471–2475, 2014.

[15] Zhang, Q.; Yan, Z.; Ouyang, J.; Zhang, Y.; Yang, H.; Chen, D.; Appl. Clay Sci. 157, 283-290, 2018.

[16] Wang, A.; Wang, C.; Fu, L.; Wong-Ng, W.; Lan, Y.; Nanomicro Lett. 9(4), 1-21, 2017.

[17] Sun, D.; Yang, W.; Zhou, L.; Sun, W.; Li, Q.; Shang, J.K.; Appl. Catal. B Environ. 182, 85–93, 2016.