بررسي كارايي نانوذره ZnO:CuO در تخريب فتوكاتاليستي رنگدانه اسيدبلاك 1 در حضور نور خورشيد

Efficiency of ZnO:CuO Nanoparticles in Photocatalytic Degradation of Acid Black 1 in Presence of Sunlight

زمينه و هدف: روزانه ميليون­ ها ليتر پساب­ رنگي از صنايع نساجي وارد محيط زيست مي­ شود. اين پساب­ ها معمولاً غير قابل تجزيه بيولوژيك بوده و سبب مشكلات جدي براي انسان و موجودات آبزي مي­ گردند. لذا هدف اين مطالعه ارزيابي تخريب رنگدانه اسيد بلاك 1 با استفاده از نانوذرات اكسيد روي آلايش شده با مس به عنوان كاتاليست در حضور نور خورشيد بود. روش كار: اين تحقيق، يك مطالعه كاربردي- توسعه ­اي بود كه طي آن نانوذره ZnO:CuO سنتز و خصوصيات شيميايي آن توسط روش پراش اشعه ايكس ارزيابي گرديد. جهت بررسي كارآيي فتوكاتاليستي نانوذرات حاصل نمونه هاي سنتتيك از رنگدانه اسيد بلاك1 به تعداد مورد نياز تهيه شد و اثر پارامترهاي مختلف نظير غلظت اوليه رنگدانه، دوز فتوكاتاليست و pH بركارايي فرايند تخريب بررسي شد و نتايج با كمك روابط سينتيكي تحليل شد. يافته ­ها: نتايج نشان داد كه نانوذرات سنتز شده نامتجانس بوده و در اندازه در حد نانو و بدون كلوخگي هستند. همچنين مشخص شد كه ميزان تخريب رنگدانه با افزايش غلظت رنگدانه و مقدار فتوكاتاليست كاهش مي ­يابد. ضمناً مشاهده شد كه ميزان تخريب رنگدانه با كاهش pH محلول سبب افزايش نرخ تخريب فتوكاتاليستي شد، زيرا تحت شرايط اسيدي راديكال هاي هيدروكسيل اكسيدكننده غالب در محيط هستند. نتايج نشان داد كه سينتيك واكنش از معادله Langmuir-Hinshelwood پيروي مي­ كند. نتيجه­ گيري: با توجه به نتايج بدست آمده نتيجه­ گيري مي­ شودكه نانوذرات سنتز شده كارايي بالايي در تخريب رنگدانه در مقايسه با اكسيدروي خالص دارند و مي­ توانند به عنوان يك فتوكاتاليست موثر جهت تخريب رنگدانه­ ها از پساب­ هاي رنگي مورد استفاده قرار گيرند.

Background & objectives: Millions of liters colored effluent is daily discharged into the environment by textile industries. These effluents are usually non-biodegradable and pose a serious problem to human and aquatic life. The aim of this study was to evaluate the degradation of acid black 1 using ZnO nanoparticle doped with the CuO as a catalyst in presence of the sunlight. Methods: This study was an applied research in which ZnO:CuO nanoparticle was synthesized and its chemical properties was evaluated by X-ray diffraction (XRD). To evaluate the photocatalytic efficiency of synthesized nanoparticles, acid black 1 was prepared and the effects of parameters such as initial dye concentrations, photocatalyst dose, and pH on the photocatalytic process were studied. The results were analyzed using kenetic equations. Result: The results showed that the synthesized particles are heterogeneous and have nanoscale size with no agglomeration. Dye degradation decreased with increasing the dye concentration and nanoparticle dose. It is observed that photocatalysis degradation rate of dye to increase with decreasing solution pH, because hydroxyl radicals are the dominant reactive oxidant under acidic pH. It was also found that the photocatalysis degradation to follow the Langmuir-Hinshelwood kinetic equation. Conclusion: It is concluded that the synthesized nanoparticles have a high potential for dye degradation comparing to pure ZnO and can be used as an effective photocatalyst for degradation of dyes form colored effluents.