شیمى کاربردى روز

شیمى کاربردى روز

کاربرد روش سطح پاسخ برای تخریب فتوکاتالیستی رنگ با استفاده از نانولوله های اکسید روی بر روی بستر کربن فعال

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان
شیمی، سمنان،سمنان،ایران
چکیده
در این کار اکسید روی با مورفولوژی لوله بر روی کربن فعال (ZnO NRs-AC) با استفاده از روش هم رسوبی برای تخریب نوری رنگ مالاشیت گرین (MG) تحت نور UV سنتز شد. فتو کاتالیست با استفاده از تکنیک های مختلف از جمله XRD و FE-SEM مشخص شد. طراحی Box-Behnken (BBD) همراه با روش سطح پاسخ (RSM) برای بهینه سازی پارامترهای تأثیرگذار مورد استفاده قرار گرفت. مقادیر بهینه برای پارامترهای مربوطه به شرح زیر است: مقدار کاتالیست، 16 میلی-گرم؛ غلظت MG، 30 میلی‌گرم بر لیتر؛ و زمان تخریب ، 46 دقیقه بدست آمد. بررسی اثر یون های خارجی بر عملکرد فرآیند فتو کاتالیزوری، نشان دهنده پایداری ZnO NRs-AC در تخریب فتو کاتالیزوری MG است. همچنین، با توجه به مدل جنبشی Langmuir-Hinshelwood (L-H)، تخریب جنبشی MG به دنبال یک مدل سینتیکی مرتبه شبه اول می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Application of response surface methodology for the photo degradation of dye using ZnO nanorods loaded on the activated carbon

نویسندگان English

hosein kazemi
Maryam Rajabi
bahareh fahimirad
chemistry,semnan,samnan,iran
چکیده English

In this work, ZnO with a nanorod morphology loaded on activated carbon (ZnO NRs-AC) was synthesized using the co-precipitation method for the photo-degradation of malachite green (MG) under the UV light. The photo-catalyst was characterized using various analytical techniques including XRD and FE-SEM. The Box-Behnken design (BBD) combined with the response surface methodology (RSM) was applied for the optimization of the influential parameters. The optimum values for the parameters involved were as follow: photo-catalyst dosage,16 mg; MG concentration, 30 mg L-1; and reaction time was 46 min. Studying the effect of foreign ions on the performance of the photo-catalytic process indicated the stability of ZnO NRs-AC in the photo-catalytic degradation of MG. According to the Langmuir–Hinshelwood (L–H) kinetic model, the kinetic degradation of MG followed a pseudo-first order kinetic model.

کلیدواژه‌ها English

ZnO nanorods
Activated carbon
Malachite green
UV light
Box-Behnken design
Kinetic model
[1] G. Crini, Bioresource Technology, 97 (2006) 1061.
[2] A.R. Fischer, P. Werner, K.U. Goss, Chemosphere, 82 (2011) 210.
[3] M.S. Rahbar, E. Alipour, R.E. Sedighi, International Journal of Environmental Science & Technology, 3 (2006) 79.
[4] D. Méndez-Paz, F. Omil, J.M. Lema, Anaerobic, Enzyme and Microbial Technology, 36 (2005) 264.
[5] M. Mousavi-Kamazani, R. Rahmatolahzadeh, S. A.Shobeiri, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 28 (2017) 17961.
 [6] N. Azbar, T. Yonar, K. Kestioglu, Chemosphere, 55 (2004) 35.
[7] S. A. Shobeiri, M. Mousavi-Kamazani, F.Beshkar, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 28 (2017) 8108.
 [8] M. Mousavi-Kamazani, Z. Zarghami, R. Rahmatolahzadeh, M. Ramezani, Advanced Powder Technology, 28 ( 2017) 2078.
[9] A. M. Latifi, M. Mirzaei, M. Mousavi-Kamazani, Z. Zarghami, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 29 (2018) 10234.
 [10] C. Galindo, P. Jacques, A. Kalt, Chemosphere, 45 (2001) 997.
[11] M. Goudarzi, M. Mosavi-Kamazani, M.Salavati-Niasari ,Journal of Materials Science: Materials in Electronics 28 (2017), 8423.
[12] S.K. Kansal, N. Kaur, S. Singh, Nanoscale Research Letters, 4 (2009) 709.
[13] Z. Li, Y. Fang, S. Xu, Materials Letters, 93 (2013) 345.
[14] R. Khan, M.S. Hassan, H.-S. Cho, A.Y. Polyakov, M.-S. Khil, I.-H. Lee, Materials Letters, 133 (2014) 224.
[15] D. Li, K. Dai, J. Lv, L. Lu, C. Liang, G. Zhu, Materials Letters, 150 (2015) 48.
[16] H. Hu, C. Deng, J. Xu, Q. Zheng, G. Chen, X. Ge, Materials Letters, 161 (2015) 17.
[17] J. Lin, S. Pang, Q. Wang, Materials Letters, 98 (2013) 12.
[18] J. Chaisorn, K. Wetchakun, S. Phanichphant, N. Wetchakun, Materials Letters, 160 (2015) 75.
[19] W.G. Xu, S.F. Liu, S.X. Lu, S.Y. Kang, Y. Zhou, H.F. Zhang, Journal of Colloid and Interface Science, 351 (2010) 210.
[20] M. Ghaedi, M.N. Biyareh, S.N. Kokhdan, S. Shamsaldini, R. Sahraei, A. Daneshfar, S. Shahriyar, Materials Science and Engineering: C, 32 (2012) 725.
[21] R. Darvishi Cheshmeh Soltani, A. Rezaee, A.R. Khataee, H. Godini, The Canadian Journal of Chemical Engineering, 92 (2014) 13.
[22] A.R. Khataee, M. Zarei, S.K. Asl, Journal of Electroanalytical Chemistry, 648 (2010) 143.
[23] P. Raizada, P. Singh, A. Kumar, G. Sharma, B. Pare, S.B. Jonnalagadda, P. Thakur, Applied Catalysis A: General, 486 (2014) 159.
[24] L. Saikia, D. Bhuyan, M. Saikia, B. Malakar, D.K. Dutta, P. Sengupta, Applied Catalysis A: General, 490 (2015) 42.
[25] M. Arab Chamjangali, G. Bagherian, B. Bahramian, B. Fahimi Rad, International Journal of Environmental Science and Technology, 12 (2015) 151.
[26] C.-C. Mao, H.-S. Weng, Chemical Engineering Journal, 155 (2009) 744.
 [27] F. Zhang, Z. Wei, W. Zhang, H. Cui, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 182 (2017) 116.
[28] F. Lu, C. Huang, L. You, J. Wang, Q. Zhang, RSC Advance, 7 (2017) 23255-23264.
 [29] C.G. da Silva, J.L.s. Faria, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 155 (2003) 133.
[30] K.V. Kumar, K. Porkodi, F. Rocha, Catalysis Communications, 9 (2008) 82.
[31] V. Mirkhani, S. Tangestaninejad, M. Moghadam, M.H. Habibi, A.R. Vartooni, Journal of the Iranian Chemical Society, 6 (2009) 800.
[32] S. Ameen, M.S. Akhtar, H.S. Shin, Materials Letters, 183 (2016) 329.
[33] T. Cun, C. Dong, Q. Huang, Applied Surface Science, 384 (2016) 73.
[34] A.N. El-Shazly, M.M. Rashad, E.A. Abdel-Aal, I.A. Ibrahim, M.F. El-Shahat, A.E. Shalan, Journal of Environmental Chemical Engineering, 4 (2016) 3177.
[35] A. Phuruangrat, S. Thongtem, T. Thongtem, Materials & Design, 107 (2016) 250.
[36] C. Gomez-Solís, J.C. Ballesteros, L.M. Torres-Martínez, I. Juárez-Ramírez, L.A. Díaz Torres, M. Elvira Zarazua-Morin, S.W. Lee, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 298 (2015) 49.