بررسی عملکرد غشای فوتوکاتالیستی لوله ای Fe-TiO2 بر پایه آلومینا در جداسازی آلاینده رنگی از محلول آبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز

2 گروه مهندسی شیمی، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

چکیده

هدف: رنگ‌ها به ‌عنوان یک آلاینده محیطی، بر روی کل اکوسیستم و انسان تأثیر می‌گذارند. از این رو جداسازی اینگونه مواد آلاینده از پسابهای رنگی صنعتی ضروری است. روشهای مختلفی برای حذف و جداسازی آلاینده های رنگی مورد بررسی قرار گرفته است که غشاهای فوتوکاتالیستی با عملکرد چند گانه در دفع آلاینده ها و تخریب فوتوکاتالیستی آلاینده های رنگی میتواند گزینه مناسبی باشد.
مواد و روشها: لایه فوتوکاتالیستی دی اکسید تیتانیوم داپه شده با آهن بر روی پایه های غشای سرامیکی به روش غوطه وری پوشش داده شد. مشخصات غشای سنتز شده با استفاده از پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و آنالیز طیف سنجی مادون قرمز - تبدیل فوریه (FTIR) تعیین گردید. مالاشیت سبز به عنوان آلاینده رنگی برای بررسی عملکردی غشای فوتوکاتالیستی انتخاب گردید. پارامتر های موثر عملیاتی مانند pH، غلظت اولیه آلاینده رنگی (C0)، منبع نور و اختلاف فشار دو سمت غشا (ΔP) بر شار عبوری غشا تهیه شده و ضریب جداسازی آلاینده رنگی مورد بررسی قرار گرفتند.
نتایج: نتایج حاکی از تشکیل موفقیت آمیز لایه فوتوکاتالیسیتی بر روی پایه غشایی بود. نتایج نشان داد که تخریب فوتوکاتالیستی آلاینده‌ها در غلظت اولیه پایین ماده آلاینده، شرایط قلیایی تحت تابش UV بیشتر بود. pH محلول اولیه بر شار نفوذی تأثیری نداشت. شار عبوری از غشای سنتز شده در اختلاف فشارهای افزایش یافت.
نتیجه گیری: شرایط عملیاتی بهینه در 9= pH، غلظت اولیه ppm 5،bar 1=ΔP تحت نور UV بدست آمد. افزودن آهن به فوتوکاتالیست دی اکسید تیتانیوم منجر به انجام همزمان فرآیند فوتوکاتالیسیتی در محدوده نور مرئی و جداسازی غشایی گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 [1] Dutta S., Adhikary S., Bhattacharya S., Roy D., Chatterjee S., Chakraborty A., Banerjee D., Ganguly A., Nanda S., Rajak P. (2024) “Contamination of textile dyes in aquatic environment: Adverse impacts on aquatic ecosystem and human health, and its management using bioremediation”  Journal of Environmental Management, 353, 120103, https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.120103.
 
[2] Fatolah M., Khayati Gh.R. (2021) “Rapid Synthesis of ZnS-CuS Nanocomposite and its Photocatalytic Application for Methylene Blue Removal from Aqueous Media” Journal of Separation Science and Engineering, 12(2), 70-81, https://doi.org/10.22103/jsse.2021.2771 (in Persian).
 
[3] Javanbakht V., Kanani M. (2022) “Preparation of alginate foam via freeze-drying and post-cross-linking method and its application for dye removal from aqueous solution” Journal of Separation Science and Engineering, 14(1), 1-12, https://doi.org/10.22103/jsse.2022.3188 (in Persian).
 
[4] Seif V., Peyman H., Roshanfekr H., (2022) “Design, synthesis and study of a new polymer – ion liquid nanofiltration membrane modified with iron/choline chloride nanocomposite to remove water contaminants by experimental design (DOE) method” Journal of Separation Science and Engineering, 14(1), 91-17, https://doi.org/10.22103/jsse.2022.3410 (in Persian).
 
[5] Moradihamedani P. (2022) “Polymer Bulletin Recent advances in dye removal from wastewater by membrane technology: a review” Polymer Bulletin, 79, 2063-2631, https://doi.org/10.1007/s00289-021-03603-2.
 
[6] Samarasinghe L., Muthukumaran Sh., Baskaran K. (2024) “Recent advances in visible light-activated photocatalysts for degradation of dyes: A comprehensive review” Chemosphere, 349, 140818, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.140818.
 
[7] Shen J., Wu Yn., Fu L. (2014) Preparation of doped TiO2 nanofiber membranes through electrospinning and their application for photocatalytic degradation of malachite green. Journal of Material Science, 49, 2303–2314, https://doi.org/10.1007/s10853-013-7928.
 
[8] Pastrana-Martínez M., Morales-Torres S., Pérez-Molina A., Maldonado-Hódar F. (2021) “Chapter 14 - Photocatalytic membranes: Synthesis, properties, and applications” Photocatalytic Systems by Design, 385-406, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-820532-7.00018-7.
 
[9] Anju Rose P., Sunil J. T., Dinoop L. S. (2022) “Green synthesis of iron nanoparticles for malachite green removal” Materials Today Communications, 33, 104759, https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.104759.
 
[10] Mostaf R., Abukhadra A. (2022) “Characterization of Fe0@Chitosan/Cellulose structure as effective green adsorbent for methyl Parathion, malachite Green, and levofloxacin Removal: Experimental and theoretical studies” Journal of Molecular Liquids, 368, Part A, 120730, https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.120730.
 
[11] Soufal F., Zehhaf A., Reguig B., Chouli F. (2022) “Adsorption efficiency of malachite green dye (MG) using a novel composite adsorbent based on synthesized alumina/acid-activated clay, Desalination and Water Treatment, 273, 236-245, https://doi.org/10.5004/dwt.2022.28872.
 
[12] Gouasmia A., Zouaoui E., Abdelkader Mekkaoui A., Haddad A., Bousba D. (2022) “Highly efficient photocatalytic degradation of malachite green dye over copper oxide and copper cobaltite photocatalysts under solar or microwave irradiation”  Inorganic Chemistry Communications, 145, 110066, https://doi.org/10.1016/j.inoche.2022.110066.
 
[13] Djebbari, E. Zouaoui, N. Ammouchi, C. Nakib, D. Zouied, K. (2021) “Degradation of Malachite green using heterogeneous nanophotocatalysts (NiO/TiO2, CuO/TiO2) under solar and microwave irradiation” SN Applied Sciences, 3 (2), 255, https://doi.org/10.1007/s42452-021-04266-4.
 
[14] Akash R., Himanshu P., Omprakash K. (2022) “Application of emulsion liquid membrane for removal of malachite green dye from aqueous solution: Extraction and stability studies” Chemical Engineering Journal Advances, 12, 100398, https://doi.org/10.1016/j.ceja.2022.100398.
 
[15] Jalilvand P., Rahbar-Kelishami A.,Mohammadi T., Shayesteh H. (2020) Optimizing of malachite green extraction from aqueous solutions using hydrophilic and hydrophobic nanoparticles, Journal of Molecular Liquids, 308, 113014, https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.113014.
 
[16] Ying Ling Y., Mohd Suah F. B. (2017) “Extraction of malachite green from wastewater by using polymer inclusion membrane” Journal of Environmental Chemical Engineering, 5 (1), 785-794, https://doi.org/10.1016/j.jece.2017.01.001.