عنوان

تخریب همزمان آلاینده‌های آنیونی با استفاده از نانوکاتالیست‌های سنتز شده بر پایه بوهمیت و بنتونیت در فرآیند فوتوفنتون ناهمگن

۴۹۰۹پ

فارسی

تخریب همزمان آلاینده‌های آنیونی با استفاده از نانوکاتالیست‌های سنتز شده بر پایه بوهمیت و بنتونیت در فرآیند فوتوفنتون ناهمگن

[پایان نامه]

فرشته تقی‌زاده

صنعتی سهند

۱۴۰۱

۱۳۹ص.

مصور، جدول، نمودار

CD

کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی- محیط زیست

۱۴۰۱/۱۱/۰۱

وجود ترکیبات دارویی و آنتی¬بیوتیک¬ها چون آموکسی¬سیلین و سفالکسین در پساب¬های بیمارستانی و مراکز دارویی می¬تواند باعث خطرات جدی برای موجودات زنده و انسان شود. فرآیندهای اکسایش پیشرفته مانند فوتوفنتون به عنوان یک روش کارآمد قادر به تخریب موثر این نوع آلاینده¬های آنیونی هستند. در پژوهش حاضر کاتالیست¬های ناهمگن با روشی آسان، اقتصادی و سازگار با محیط زیست بر پایه مواد معدنی طبیعی از جمله بنتونیت، بوهمیت، کائولن و هیدروکسید آلومینیم سنتز شدند و جهت تخریب آلاینده¬های ذکر شده و رنگ متیل اورانژ به کار گرفته شدند. از میان کاتالیست¬های سنتز شده، نانوکاتالیست مغناطیسی تهیه شده با دو منبع آهن (سولفات و نیترات آهن) با نام FSF-Be بدلیل کارایی بالا به عنوان کاتالیست مناسب انتخاب شد. مطالعات ساختار شناسی و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نانوکامپوزیت¬های تهیه شده با آنالیزهای XRD، FTIR، FESEM، EDAX، BET، DRS و VSM مورد مطالعه قرار گرفت. آنالیز XRD تشکیل بلورکهای اکسید آهن در نوع هماتیت، مگنتیت و مگمیت را در ساختار نانوکامپوزیت¬ها نشان داد. باید به این نکته توجه شود که ارزیابی گروه-های عاملی کاتالیست¬های سنتزی با استفاده از تست FTIR نتایج حاصل از آنالیز XRD را به خوبی تایید کرد. همچنین توزیع و اندازه¬ی نانو ذرات تشکیل شده در نمونه¬های سنتزی با استفاده از آنالیز FESEM مشاهده شد. ساختار متخلخل کاتالیست¬ها با روزنه¬هایی با اندازه متوسط و سطح فعال مناسب، با آنالیز دقیق BET مورد اثبات قرار گرفت. آنالیز DRS کاهش قابل توجه انرژی شکاف باند در کاتالیست¬های اصلاح شده با آهن را نشان داد و مقدار مغناطیس اشباع کامپوزیت FSF-Be، emu/g61/9 اندازه¬گیری شد. فرآیند فوتوفنتون برای آلاینده¬های رنگی و دارویی در یک پایلوت ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. تخریب همزمان آموکسی¬سیلین و سفالکسین با کاتالیست FSF-Be در فرآیند فوتوفنتون با بکارگیری طراحی آزمایش (روش پاسخ سطح) در شرایط عملیاتی مختلف مانند قلیاییت (pH)، غلظت اولیه آلاینده، مقدار پراکسید هیدروژن و کاتالیست مورد مطالعه تجربی قرار گرفت. مدل درجه دو بدست آمده با ضریب همبستگی مناسب (R2 برابر با 9564/0 و 9454/0 به ترتیب برای سفالکسین و آموکسی¬سیلین) به خوبی تاثیر پارامترهای عملیاتی و برهمکنش آن¬ها را نشان داد. همچنین در بازه مطالعه شده پارامترهای عملیاتی، مقادیر بهینه شامل غلظت اولیه: mg/L23، pH: 3، مقدار کاتالیست: g/L24/0 و H2O2: mM12 بدست آمدند که بازده تخریب سفالکسین و آموکسی¬سیلین به صورت همزمان در 30 دقیقه واکنش فوتوفنتون به ترتیب 36/96% و 61/81% اندازه¬گیری شد. در ادامه مطالعات سینتیکی نشان دادند روند تخریب آنتی¬بیوتیک¬ها از مدل سینتیکی مرتبه اول پیروی می¬کند. در این پژوهش فرآیند ازن¬زنی و سیستم ترکیبی فوتوفنتون/ازن نیز بررسی شدند، نتایج حاکی از کارایی مناسب¬تر فرآیند فوتوفنتون، نسبت به هر دو فرآیند ازن¬زنی و فوتوفنتون/ازن بود و افزایش راندمان سیستم ترکیبی نسبت به فوتوفنتون زیاد قابل توجه نبوده و قابل اغماض می-باشد. همچنین میزان معدنی¬سازی در فرآیندهای ازن، فوتوفنتون و فوتوفنتون/ازن محاسبه شده که نشان داد ازن-زنی به تنهایی در معدنی سازی ضعیف عمل می¬کند در حالی که فرآیند فوتوفنتون قادر به حذف TOC به میزان 35/73% بود. همچنین بازیابی و قابلیت استفاده مجدد از کاتالیست طی 5 دوره آزمایش متوالی بررسی شد که نشان داد کاتالیست FSF-Be عملکرد قابل قبولی در کاربردهای صنعتی دارد.

process and the combined photo-Fenton/ozone system were also investigated, the results determined that the photo-Fenton process was more efficient in comparison with both the ozonation and photo-Fenton/ozone processes, and the increase in the efficiency of the combined system compared to the photo-Fenton was negligible. The evaluation of the amount of mineralization in ozone, photo-Fenton and photo-Fenton/ozone processes showed that ozonation had a poor performance while the photo-Fenton process was an efficient for reduction of TOC (73.35%). The reusability of the catalyst was investigated for five consecutive cycles which indicated that the FSF-Be catalyst has acceptable performance in the industrial applications.

Simultaneous degradation of anionic contaminants using the synthesized nano-catalysts supported on the boehmite and bentonite in heterogeneous photo-Fenton process

فرآیندهای اکسایش پیشرفته

فوتوفنتون

نانوکاتالیست مغناطیسی

متیل اورانژ

فرآیندهای اکسایش پیشرفته، فوتوفنتون، نانوکاتالیست مغناطیسی، بنتونیت، بوهمیت، سفالکسین، آموکسی‌سیلین، متیل اورانژ

Advanced Oxidation Processes, Photo-Fenton, magnetic nanocatalyst, Bentonite, Boehmite, Cephalexin, Amoxicillin, Methyl Orange, Degradation of Antibiotics.

تقی‌زاده، فرشته

ذبیحی

، محمد

استاد راهنما

صنعتی سهند

ایران

دانشگاه صنعتی سهند

شیمی، ۲۱۱۰۹، ۱۴۰۱

p

TF

92029

a

Y