ارزیابی عملکرد غشا اولترافیلتراسیون تیتانیایی نانوساختار جهت جداسازی و تخریب فوتوکاتالیستی متیل اورنژ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی مواد، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران

2 دانشیار دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران

3 استاد دانشکده مهندسی شیمی، آزمایشگاه جداسازی، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

در کار حاضر غشاء اولترافیلتراسیون تیتانیایی نانوساختار با قابلیت همزمان فوتوکاتالیستی و جداسازی فیزیکی سنتز شد و عملکرد آن به منظور حذف متیل اورنژ از محلول آبی جهت کاربردهای زیست محیطی مورد بررسی قرار گرفت. غشاء تیتانیایی از طریق رسوب سل پلیمری تیتانیا بر زیرپایه¬های آلومینایی پوشش داده شده با تیتانیای کلوئیدی تهیه و خواص آن با استفاده از تکنیک¬های پراکندگی دینامیکی نور (DLS)، آنالیز حرارتی (TG-DTA)، تفرق اشعه X (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) بررسی شد. فعالیت فوتوکاتالیستی غشاء تیتانیایی بر پایه میزان تخریب متیل اورنژ در حضور امواج فرابنفش بررسی و قابلیت جداسازی متیل اورنژ از محلول آبی با اندازه¬گیری تغییرات غلظت محلول طی عبور از غشاء با استفاده از دستگاه طیف¬سنجی (UV-vis) تعیین شد. بازده حذف رنگ از محلول متیل اورنژ بر پایه تخریب فوتوکاتالیستی حدود 61% محاسبه شد که تلفیق آن با تکنیک جداسازی، این رقم را تا 83% افزایش داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ch. Ch. Liu, Y. H. Hsieh, P. F. Lai, Ch. H. Li and Ch. L. Kao (2006) "Photodegradation treatment of azo dye wastewater by UV/TiO2 process", Dyes and Pigments, 68, 191-195
 
[2] N. Ma, X. Quan, Y. Zhang, Sh. Chen and H. Zhao (2009) "Integration of separation and photocatalysis using an inorganic membrane modified with Si-doped TiO2 for water purification", Journal of Membrane Science, 335, 58–67
 
[3] K. Kimura, M. Nakamura and Y. Watanabe (2002) "Nitrate removal by a combination of elemental sulfur-based denitrification and membrane filtration", Water Research, 36, 1758-1766
 
[4] A. Santafé-Moros, J. M. Gozálvez-Zafrilla and J. Lora-García (2007) "Nitrate removal from ternary ionic solutions by a tight nanofiltration membrane", Desalination, 204, 63-71
 
[5] علی عالم، حسین سرپولکی و حسین قصاعی (1385) "نقش و اهمیت کاربرد ممبران­ها در صنعت تصفیه آب"، فصلنامه سرامیک ایران، 8 و 9، 45-35
 
[6] X. Huang, M. Leal and Q. Li (2008) "Degradation of natural organic matter by TiO2 photocatalytic oxidation and its effect on fouling of low-pressure membranes", Water Research, 42, 1142
 
[7] B. S. Karnik, S. H. R. Davies, K. C. Chen, D. R. Jaglowski, M. J. Baumann and S. J. Masten (2005) "Effects of ozonation on the permeate flux of nanocrystalline ceramic membranes", Water Research, 39, 728
 
[8] Sh. Song, L. Xu, Zh. He, H. Ying, J. Chen, X. Xiao and B. Yan (2008) "Photocatalytic degradation of C.I. Direct Red 23 in aqueous solutions under UV irradiation using SrTiO3/CeO2 composite as the catalyst", Journal of Hazardous Materials, 152, 1301–1308
 
[9] A. Alem, H. Sarpoolaky and M. Keshmiri (2009) "Titania ultrafiltration membrane: Preparation, characterization and photocatalytic activity", Journal of the European Ceramic Society, 29, 629–635
 
[10] A. Alem, H. Sarpoolaky and M. Keshmiri (2009) "Sol–gel preparation of titania multilayer membrane for photocatalytic applications", Ceramics International, 35, 1837–1843
 
[11] A. A. Ismail, I. A. Ibrahim, M. S. Ahmed, R. M. Mohamed and H. El-Shall (2004) "Sol–gel synthesis of titania–silica photocatalyst for cyanide photodegradation", Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 163, 445–451
 
[12] M. Sivakumar, D. R. Mohan and R. Rangarajan (2006) "Studies on cellulose acetate poly sulfone ultrafiltration membranes II. Effect of additive concentration", Journal of Membrane Science, 268, 208–219.
 
[13] K. G. K. Warrier, S. R. Kumar, C. P. Sibu and G. Werner (2001) "High Temperature Stabilisation of Pores in Sol-Gel Titania in Presence of Silica", Journal of Porous Materials, 8, 311-317
 
[14] A. Kermanpur, E. Ghassemali and S. Salemizadeh (2008) "Synthesis and characterisation of microporous titania membranes by dip-coating of anodised alumina substrates using sol-gel method", Journal of Alloys and Compounds, 461, 331-335
 
[15] S. Mayadevi, S. S. Kulkarni, A. J. Patil, M. H. Shindeh, H. S. Potdar, S. B. Deshpande and S. K. Date (2000) "Controlled chemical precipitation of titania for membrane applications—effect of heat treatment and fabrication conditions on its performance", Journal of Materials Science, 35, 2000, 3943-3949
 
[16] Y. H. Xu and Z. X. Zeng (2008) "The preparation, characterization, and photocatalytic activities of Ce-TiO2/SiO2", Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 279, 77–81
 
[17] J. Sekulić-Kuzmanović (2004) "Mesoporous and Microporous Titania Membranes", PhD thesis: Twente University, 75-76
 
[18] F. Bosc, A. Ayral, P. A. Albouy and Ch. Guizard (2003) "A Simple Route for Low-Temperature Synthesis of Mesoporous and Nanocrystalline Anatase Thin Films", Chemistry of Materials, 15, 2463-2468
 
[19] P. Periyat, K. V. Baiju, P. Mukundan, P. K. Pillai and K. G. K. Warrier (2008) "High temperature stable mesoporous anatase TiO2 photocatalyst achieved by silica addition", Applied Catalysis A: General, 349, 13–19
 
[20] Yu. V. Kolen’ko, B. R. Churagulov, M. Kunst, L. Mazerolles and C. Colbeau-Justin (2004) "Photocatalytic properties of titania powders prepared by hydrothermal method", Applied Catalysis B: Environmental, 54, 51–58
 
[21] Th. Sreethawong, Y. Suzuki and S. Yoshikawa (2005) "Synthesis, characterization, and photocatalytic activity for hydrogen evolution of nanocrystalline mesoporous titania prepared by surfactant-assisted templating sol–gel process", Journal of Solid State Chemistry, 178, 329–338
 
[22] Zh. Li, B. Hou, Y. Xu, D. Wu, Y. Sun, W. Hu and F. Deng, (2005) "Comparative study of sol–gel-hydrothermal and sol–gel synthesis of titania–silica composite nanoparticles", Journal of Solid State Chemistry, 178, 1395–1405
 
[23] K. S. W. Sing, D. H. Everett, R. A. W. Haul, L. Moscou, R. A. Pierotti, J. Rouque´rol and T. Siemieniewska (1985) "Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity",Pure and Applied Chemistry, 57, 603–619.
 
[24] K. S. W. Sing (1982) "Reporting Physisorption Data For Gas/Solid Systems", Pure and Applied Chemistry, 54(11), 2201-22l8.
 
[25] E. Saljoughi, M. Sadrzadeh and T. Mohammadi (2009) "Effect of preparation variables on morphology and pure water permeation flux through asymmetric cellulose acetate membranes", Journal of Membrane Science, 326, 627–634