Title of article :
An investigation on Removal Efficiency of Direct Blue 71 by ZnO Nano-Particles and Activated Carbon Produced from Agricultural Wastes
Author/Authors :
Larimi, S. N Civil & Environmental Engineering Faculty - Tarbiat Modares University, Tehran , Ayati, B Civil & Environmental Engineering Faculty - Tarbiat Modares University, Tehran
Abstract :
The present study used the adsorption process of activated carbon produced from agricultural wastes and the photocatalytic process of nano-ZnO to break down complex compounds available in removing Direct Blue 71 (henceforth, DB71). The two processes were done under three varied circumstances- adsorption/photocatalytic, photocatalytic/ adsorption, and simultaneous use of the processes. First, DB71 was exposed to activated carbon produced from walnut and almond shells and the efficiency achieved at equilibrium time (45 and 60 minutes) was 55 and 60 percent, respectively. Then, DB71 was exposed to different dosages of nano-ZnO to remove the dye completely. The result showed that amount of AC/ZnO in an optimum condition for two walnut and almond shell absorbents were 0.75/0.096 and1/0.096 g/L. Second, (photocatalytic/ adsorption) the complex compound of DB71 with a dosage of 0.024 g/L was broken down as a result of UV radiation. The experiment proceeded with different dosages of walnut and almond shells after achieving the efficiency of 50% in removing DB71 in the second process. The amounts of AC/ZnO were 0.75/0.024 and 1/0.024 for walnut and almond shells respectively under the optimum condition for the second process. In the third process advantages of the simultaneous use of photocatalytic and adsorption processes were taken in which different dosages of AC/ ZnO were used. Given the smaller dosages of nano-ZnO and less dye removal time, amounts of 0.75/ 0.288 g/L and 0.75/0.288 g/L were measured for walnut and almond shells. The findings show that photocatalytic/adsorption process was the more optimal process because of the less dosages of nano-ZnO, efficiency of removing DB71 and shorter dye removing time. Furthermore, the effect of the intensity of UV radiant on the efficiency and time of removing DB71 was also examined. The experiment revealed that removing COD in the optimum conditions were 47.22 and 49.6 and 62.23 and 63.15 percent using walnut and almond shell respectively both in the first experiment and the simulations use of adsorption and photocatalytic processes after 30 hours. While, in the second experiment (photocatalytic/ adsorption) 42.21 and 39.18 percent of COD were removed using walnut and almond shell respectively after 30 hours. The LC-mass test of photocatalytic/adsorption process also showed the degradation of DB 71 complex compounds.
Farsi abstract :
پژوهش پيش رو براي شكستن تركيبات پيچيده موجود در Direct Blue71 توسط فرآيند جذب به وسيله ي كربن فعال حاصل از ضايعات كشاورزي و فرآيند فوتوكاتاليستي نانو اكسيد روي انجام شد. اين دو فرآيند در سه شرايط متفاوت جذب افوتوكاتاليستي، فوتوكاتاليستي جذب و استفاده همزمان از دو فرايند انجام شد. نخست، DB71 در معرض كربن فعال توليد شده از پوست گردو و بادام قرار گرفت و بازده حاصل در زمان تعادلي 45 و 60 دقيقه به ترتيب معادل 55 و 60 درصد بود. سپس DB71 جهت حذف كامل در معرض مقادير متفاوت از نانو اكسيد روي قرار گرفت. نتايج حاكي از اين بود كه مقدار AC / ZnO در شرايط بهينه براي جاذب هاي پوسته گردو و بادام 0096 / 0 , 75 و 0٫096 / 1 گرم بر ليتر حاصل گشت. در فرايند دوم فوتوكاتاليستي جذب) تركيب پيچيده DB71 با مقدار 0٫024 گرم بر ليتر در نتيجه اشعه ماورا بنفش شكسته شد. آزمايش با مقدار متفاوت پوسته گردو و بادام تا رسيدن به بازده 50 درصد حذف DB71 ادامه يافت. براي فرايند دوم در شرايط بهينه مقدار ACIZnO معادل 0٫024 / 0 , 75 و 00 : 24 / 1 به ترتيب براي پوسته گردو و بادام حاصل گشت. در فرايند سوم مزاياي استفاده هم زمان دو فرايند مورد استفاده قرار گرفت و مقادير متفاوت AC / ZnO مورد استفاده قرار گرفت. با مقدار كمتر نانو اكسيد روي و زمان كوتاه تر حذف رنگ مقادير 0٫288 / 0 , 75 و 0٫288 / 0 , 75 گرم بر ليتر براي پوسته گردو و بادام اندازه گيري شد. نتايج نشان دهنده اين است كه فرايند فوتوكاتاليستي اجذب به دليل كاهش مصرف نانو اكسيد روي بازده بهتر DB71و زمان كوتاه تر حذف رنگ داراي بهترين شرايط مي باشد. هم چنين اثر شدت اشعه فرابنفش بر بازده و زمان حذف DB71 بررسي شد. آزمايش ها نشان ميدهد مقدار حذف COD در شرايط بهينه 47 , 22 و 49٫6 و 62٫23 و 63٫15 درصد به ترتيب براي پوسته گردو و بادام در آزمايش اول و فرايند همزمان جذب و كاتاليستي در زمان 30 دقيقه حاصل شد. در حالي كه در آزمايش دوم (فوتوكاتاليستي جذب) پس از 30 دقيقه ميزان حذف 42 . 21 CODو 39٫18 درصد به ترتيب براي پوسته گردو و بادام بود. هم چنين تست LC - mass فوتوكاتاليستي جذب نشانگر تخريب تركيبات پيچيده مي DB71 بود.
Keywords :
pH , dye removal , COD , photocatalytic process , adsorption
Journal title :
Astroparticle Physics