بررسی اثر نانو‌چندسازه مغناطیسی عامل‌دار شده با کربوکسی متیل β-‌سیکلودکسترین برای تخریب سونو فتوکاتالیستی بی‌فنیل‌های پلی‌کلره از روغن ترانسفورماتور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه اموزشی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی دانشگاه تربیت مدرس

2 گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران

چکیده

در این پژوهش، کارایی فرایند تخریب سونوفتوکاتالیستی با استفاده از Fe3O4@TiO2 CMCD- به منظور حذف ترکیبات بی‌فنیل‌های پلی کلره (PCB) از روغن ترانسفورماتور با استفاده از روش پاسخ سطحی (RSM) در طرح مرکب مرکزی (CCD) مورد بررسی قرارگرفت. سپس، اثر پارامترهای مهم مانند مقدار کاتالیست، زمان، دما و نسبت روغن به اتانول برای بهینه سازی حداکثر حذف PCBs مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین، غلظت و انواع ایزومر‌های PCBs‌ موجود در روغن آلوده با استفاده از دستگاه گاز کروماتوگرافی گازی با آشکارساز ECD (GC-ECD) و دستگاه گاز کروماتوگراف گازی- طیف سنج جرمی (GC-MS) تعیین شد. طیف­سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) و میکروسکوپی الکترون روبشی (SEM) برای بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی فتوکاتالیست سنتز شده استفاده شد.
بر اساس نتایج آماری، بازده حذفPCBs ، 98 درصد در شرایط بهینه مقدار کاتالیست 74/7 میلی‌گرم در میلی لیتر، دمای 25 سانتی‌گراد، زمان 15 دقیقه و نسبت روغن به اتانول 1:5 به‌دست آمد. در بین پارامترهای مورد بررسی، دما و اتانول (0001/0 p <) بیشترین تاثیر را در سرعت حذف PCBs داشتند.نتایج تجربی حاکی از این است که استفاده از  Fe3O4@TiO2 CMCD- در حضور امواج فراصوت از بازده بالایی در حذف ترکیبات PCB برخوردار بوده و می‌تواند به عنوان یک روش ایده‌آل و امیدوار کننده برای تصفیه ترکیبات PCB از روغن ترانسفورماتور آلوده در مقیاس صنعتی به کار رود.

کلیدواژه‌ها


[1] UNEP (United Nations Environment Programme), 2004. Technical guidelines on the environmentally   sound management of wastes consisting of, containing or contaminated with Polychlorinated biphenyls (PCB), Polychlorinated terphenyls (PCT), and Polybrominated biphenyls (PBB). UNEP/CHW/OEWG/3/INF/7/Add1. 2004, Third session (Geneva): 26-30 April.
[2] M. Delnavaz, B. Ayati, H.Ganjidoust, & S. S. Sanjabi, Optimization and Prediction of Photocatalytic Process of Nano Titania Immobilized on Concrete Surface for Treating Phenolic Water. journal of iran water resources research, 28, 75-87, 2014.
[3] A. Nakajima, H. Obata, Y. Kameshima, & K. Okada, Photocatalytic destruction of gaseous toluene by sulfated TiO2 powder. Catalysis Communications, 6, 716-730, 2005.
[4] P.Velusamy, S .Pitchaimuthu, S.Rajalakshmi, & N. Kannan, Modification of the photocatalytic activity of TiO2 by β-Cyclodextrin in decoloration of ethyl violet dye. Journal of advanced research, 5, 19-25, 2014.
[5] O. Tunc Dede, Z. Aksu, & A. Rehorek, Sonochemical Degradation of CI Reactive Orange 107. Environmental Engineering Science, 2, 158-171, 2019.
[6] G.B. Daware, & P.R. Gogate,Sonochemical Degradation of 3-Methylpyridine (3MP) intensified using combination with various oxidants. Ultrasonics Sonochemistry,10, 110-120,2020.
 
[7] M. Lin, H. Huang, Z. Liu, Y. Liu, J. Ge, & Y. Fang, Growth–dissolution–regrowth transitions of Fe3O4 nanoparticles as building blocks for 3D magnetic nanoparticle clusters under hydrothermal conditions. Langmuir, 29, 15433-15441, 2013.
[8] M. Lirong, S. Jianjun, Z. Ming, & H. Jie, Synthesis of magnetic sonophotocatalyst and its enhanced biodegradability of organophosphate pesticide. Bulletin  Korean Chemical Society, 12,3521-3526, 2014.
[9] A. Badruddoza, G.S.S. Hazel, K. Hidajat, & M. Uddin, Synthesis of carboxymethyl-β-cyclodextrin conjugated magnetic nano-adsorbent for removal of methylene blue. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 85, 85-95, 2010.
[10] Cleanup P. Method 3665A Sulfuric Acid/Permanganate Cleanup. 1996.
[11] M. Fauzian & A. Taufik, Photocatalytic performance of Fe3O4/TiO2/Ag nanocomposites for photocatalytic activity under visible light irradiation, AIP Conference Proceedings.2017.
[12] M. Amini, & H.Younesi, Biosorption of Cd (II), Ni (II) and Pb (II) from aqueous solution by dried biomass of Aspergillus niger: Application of response surface methodology to the optimization of process parameters. Journal of clean–soil, air, water, 37,776-786, 2009.
[13] ET. Soares, MA. Lansarin, & CC. Moro, A study of process variables for the photocatalytic degradation of rhodamine B. Braz. Journal of chemical engineering, 24, 29-36, 2007.
[14] C. Xu, & T. Etcheverry, Hydro-liquefaction of woody biomass in sub-and super-critical ethanol with iron-based catalysts. Journal of fuel,3, 335-345, 2008.
[15] A. Badruddoza, A. Tay, P. Tan, K. Hidajat, & M. Uddin, Carboxymethyl-β-cyclodextrin conjugated magnetic nanoparticles as nano-adsorbents for removal of copper ions: synthesis and adsorption studies. Journal of  hazardouse  materials,185, 1177-1186, 2011.