عنوان

سنتز تیتانیوم دی اکسید نانو ساختار مغناطیسی با استفاده از مایعات یونی و کاربرد آن در حذف رنگ از محلول‌های آبی

۴۷۷۴پ

فارسی

سنتز تیتانیوم دی اکسید نانو ساختار مغناطیسی با استفاده از مایعات یونی و کاربرد آن در حذف رنگ از محلول‌های آبی

[پایان نامه]

مریم نژاد غفار برهانی

صنعتی سهند

۱۴۰۱

۹۳ص.

مصور، جدول، نمودار

CD

کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی- کاتالیست و ترموسینتیک

۱۴۰۱/۰۸/۰۱

در چند دهه اخیر آلودگی منابع آبی با انواع ترکیبات شیمیایی آلی و معدنی دارای رشد گسترده¬ای بوده است. در بین این مواد، رنگ¬ها هم از لحاظ سمیت و هم قابل رویت بودن در چند سال اخیر مورد توجه بسیاری قرار گرفته¬اند. پساب¬های تخلیه شده از صنایع رنگرزی به دلیل تولید رنگ¬های سنتزی در مقیاس بالا و کاربرد گسترده آنها، به شدت حاوی مواد رنگی هستند. امروزه فرآیندهای فتوکاتالیستی برای حذف آلاینده¬های آلی از پساب ها مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. اما بالا بودن هزینه تولید فتوکاتالیست¬ها و دشوار بودن ساخت و بهبود فتوکاتالیست¬ها و همچنین قابلیت استفاده مجدد از آنها از چالش¬های پیش روی استفاده از آنها در مقیاس صنعتی است. البته تلاشهای زیادی جهت بهبود عملکرد فرایندهای فتوکاتالیستی صورت گرفته است. هدف از انجام این پایان نامه سنتز کامپوزیت TiO2/Fe3O4 با استفاده از مایع یونی 2-هیدروکسی اتیل آمونیوم استات برای اصلاح ساختاری تیتانیوم دی اکسید، کاهش باند گپ انرژی و بهبود قابلیت بازیابی فتوکاتالیست پس از عملیات فتوکاتالیستی از پساب با استفاده از میدان مغناطیسی می¬باشد. بدین منظور کامپوزیت فتوکاتالیستی تیتانیوم دی اکسید /اکسید آهن(III II) با درصدهای مختلف به روش سل ژل با استفاده از مایع یونی 2-هیدروکسی اتیل آمونیوم استات سنتز شد. مایع یونی نقش حلال و اصلاح گر را در این فرایند داشته است. با استفاده از آنالیزهایFT-IR و HNMR موفقیت آمیز بودن سنتز مایع یونی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین با استفاده از آنالیزهایXRD ، FT-IR، EDS ، FESEM و BET برای مشخصات کامپوزیت تیتانیوم دی اکسید/اکسید آهن(III II) مورد ارزیابی قرار گرفت. طبق نتایج وجود فاز آناتاز همراه فاز بلوری تاثیر قابل¬ توجهی بر عملکرد فتوکاتالیستی ¬کامپوزیت تیتانیوم ¬دی ¬اکسید/اکسید آهن(III II) داشته و استفاده از اکسید آهن (III II) در کامپوزیت، نقش به سزایی در بهبود عملکرد نمونه¬ها ایفا می¬کند. افزودن 2 درصد اکسید آهن (III II) به کاتالیست در مرحله اولیه سنتز کامپوزیت تیتانیوم دی اکسید/ اکسید آهن(III II) نسبت به سایر نمونه¬ها نتایج بهتری را به همراه دارد بطوریکه به ترتیب حذف 79 و 98 درصد از متیلن آبی خالص تحت تابش 120دقیقه نور لامپ و خورشید امکان-پذیر می¬شود. پارامترهای عملیاتی نظیر اثراث غلظت آلاینده، غلظت کاتالیست، pH ، نوع آب در ساخت پساب و نوع منبع نور در این پژوهش بررسی گردید، طبق نتایج مشاهده شد که در pH برابر با 11، با مقدار غلظت کاتالیست 1 گرم برلیتر غلظت آلاینده 5 میلی گرم بر لیتر، و با استفاده از آب دیونیزه برای ساخت پساب و منبع نور لامپ هالوژنی تنگستنی 500 وات به 85 درصد میزان حذف رسید. و با تغییر منبع نور به خورشید، غلظت کاتالیست 1 گرم بر لیتر، غلظت آلاینده 5 میلی گرم بر لیتر و استفاده از آب دیونیزه برای ساخت پساب بیشترین بازدهی حاصل شد که این بازدهی 92 درصد بوده است. علاوه بر این از آنجایی که فرایند حذف رنگ از آب با pH خنثی انجام می شود، پارامترهای عملیاتی در pH خنثی انجام گرفت

In the last few decades, the pollution of water sources with various organic and inorganic chemical compounds has grown widely. Among these materials, dyes have received a lot of attention in the last few years, both in terms of toxicity and visibility. Due to the production of synthetic dyes on a large scale and their widespread use, the effluents discharged from the dyeing industries contain highly colored substances. Today, photocatalytic processes for removing organic pollutants from wastewater have attracted the attention of many researchers. However, the high cost of producing photocatalysts and the difficulty of making and improving photocatalysts, as well as their reusability, are some of the challenges facing their use on an industrial scale. Of course, many efforts have been made to improve the performance of photocatalytic processes. The purpose of this thesis is to synthesize TiO2/Fe3O4 composite using 2-hydroxyethyl ammonium acetate ionic liquid to modify the structure of titanium dioxide, reduce the energy band gap and improve the ability to recover the photocatalyst after photocatalytic treatment from wastewater using a magnetic field. be For this purpose, the photocatalytic composite of titanium dioxide/iron oxide (III-II) with different percentages was synthesized by the sol-gel method using the ionic liquid 2-hydroxyethyl ammonium acetate. The ionic liquid has played the role of solvent and modifier in this process. Using FT-IR and HNMR analysis, the success of ionic liquid synthesis was investigated. It was also evaluated using XRD, FT-IR, EDS, FESEM, and BET analyses for the characteristics of titanium dioxide/iron oxide (III-II) composite. According to the results, the presence of the anatase phase along with the crystalline phase has a significant effect on the photocatalytic performance of the titanium dioxide/iron oxide (III-II) composite, and the use of iron oxide (II-III) in the composite plays a significant role in improving the performance of the sample. plays Adding 2% of iron oxide (III-II) to the catalyst in the initial stage of titanium dioxide/iron oxide (III-II) composite synthesis brings better results than other samples so that 79 and 98% of pure methylene blue are removed, respectively. It becomes possible under 120 minutes of lamplight and sunlight. Operational parameters such as the effects of pollutant concentration, catalyst concentration, pH, type of water in wastewater production, and type of light source were investigated in this research. According to the results, it was observed that at pH equal to 11, with a catalyst concentration of 1 gram per liter, the pollutant concentration is 5 mg. per liter and using deionized water to make effluent and 500-watt tungsten halogen lamp light source reached 85% removal rate. And by changing the light source to the sun, catalyst concentration 1 g/liter, pollutant concentration 5 mg/liter, and using deionized water to make wastewater, the highest efficiency was achieved, which was 92%. In addition, since the process of color removal from water is carried out at neutral pH, the operating parameters were carried out at neutral pH.

Synthesis of Titanium Dioxide Photocatalyst magnetic nanostructure using ionic liquids and its application in dye removal from aqueous solutions

تیتانیوم دی اکسید مغناطیسی

مایع یونی

متیلن آبی

حذف فتوکاتالیستی

تیتانیوم دی اکسید مغناطیسی، مایع یونی، متیلن آبی، حذف فتوکاتالیستی

magnetic titanium dioxide, ionic liquid, methylene blue, photocatalytic removal

نژاد غفار برهانی، مریم

توکلی

نژاد‌غفار‌برهانی

، اکرم

، توحید

، ۱۳۶۱ -

استاد راهنما

استاد مشاور

صنعتی سهند

ایران

دانشگاه صنعتی سهند

20230913

شیمی، ۲۱۰۷۷، ۱۴۰۱

pch21077.pdf

p

TF

92029

a

Y