سنتز نانوفتوکاتالیست N-TiO2 به روش هیدروترمال- مایکروویو جهت استفاده در حذف اسید اورنژ 7 از پساب

نویسندگان

1 گروه نانو فیزیک، دانشکده فیزیک و مهندسی هسته ای، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، سمنان.

2 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، شهر جدید سهند، تبریز

3 مرکز تحقیقات راکتور و کاتالیست، دانشگاه صنعتی سهند، شهر جدید سهند، تبریز

چکیده

روش تصفیه فتوکاتالیستی پساب بعنوان یکی از اعضای مهم روش‌های اکسیداسیون پیشرفته با بازدهی انرژی بالا نقش بسیار مهمی در بین فرآیندهای تصفیه پساب بازی می‌کند. در این تحقیق سنتز نانوفتوکاتالیست تیتانیا توسط ماده اولیه تیتانیوم IV بوتوکسید انجام شده و سپس تخدیر آن با نیتروژن به منظور بهبود خاصیت فتوکاتالیستی در ناحیه نور مرئی مورد بررسی قرار گرفت. به همین منظور نانوفتوکاتالیست‌ N-TiO2 با ترکیب روش‌های هیدروترمال و مایکروویو سنتز شد. از آنالیزهای XRD، FESEM، BET، FTIR ،EDX-dot mapping و UV-vis spectroscopy برای تعیین خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و اپتیکی کاتالیست‌ها استفاده شد. آنالیز XRD سنتز موفقیت‌آمیز کریستال‌های TiO2 در فاز آناتاز را تأیید کرد. تصاویر FESEM در وهله اول نانو ساختار بودن کاتالیست‌های سنتز شده را اثبات کرده و همچنین نشان داد که با افزودن نیتروژن، مورفولوژی سطح یکنواخت‌تر و ریزتر شد. آنالیز تعیین سطح ویژه BET ضمن تأیید نتایج حاصل از FESEM، نشان داد که افزودن نیتروژن، بهبود سطح کاتالیست را در پی داشته است. با استفاده از نتایج آنالیز EDX حضور نیتروژن در ساختار تأیید شده و این نمونه از یکنواختی بسیار خوبی برخوردار بوده است. همچنین هیچ‌گونه تجمعی از نیتروژن روی سطح نانوفتوکاتالیست مشاهده نشد. آزمایش‌های فرایندی نمایشگر عملکرد بهتر برای فتوکاتالیست N-TiO2 در مقایسه با سایر نمونه‌ها بوده است. نتایج نشان داد که پس از گذشت 140 دقیقه از آزمایش، 90 درصد آلاینده رنگی توسط فتوکاتالیست N-TiO2 حذف شده، درحالی که در همین مدت زمان، فتوکاتالیست TiO2 سنتزشده به همین روش، فقط 52 درصد حذف آلاینده از پساب را نتیجه داد. همچنین به منظور مقایسه بهتر، کاتالیست صنعتی P25 نیز با همان شرایط فرآیندی و مدت زمان برابر مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج این آزمایش نشان داد که تیتانیای سنتز شده به روش هیبریدی هیدروترمال-مایکروویو فعالیت بیشتری نسبت به نمونه صنعتی داشته است، بصورتی که این فتوکاتالیست درصد حذفی درحدود 15 درصد بیشتر از تیتانیای سنتز شده نشان داده است.

کلیدواژه‌ها