بررسي كارآيي حذف فتوكاتاليستي بخار تولوئن در بستر زئوليت Y آغشته به نانو ذرات دي اكسيد تيتانيوم

Study of photocatalytic removal of toluene vapor using zeolite Y impregnated with titanium dioxide nanoparticle

زمينه و هدف: با توجه به گسترش آلودگي هوا به تركيبات آلي فرار، نياز حياتي به يك فناوري جديد دوستدار محيط‌زيست براي حذف اين آلاينده‌ها از جريان هوا موردعلاقه همگان است، فرايندهاي فتوكاتاليستي ازجمله اين فرايندها به شمار مي‌آيند، فرايند هاي فتو كاتاليستي ممكن است در آينده به‌عنوان يك تكنولوژي جديد و اميدواركننده براي حذف بخارات حلال­هاي آلي فرار از جريان هوا مورد استفاده قرار گيرد. هدف از اين پژوهش حذف فتوكاتاليستي تولوئن با استفاده از زئوليت Y آغشته به نانو ذرات دي‌اكسيد تيتانيوم مي‌باشد. روش بررسي: پس از تهيه تجهيزات و مواد اوليه، ابتدا نانو ذرات دي‌اكسيد تيتانيوم بر روي بستر زئوليت به روش تلقيح مرطوب بارگذاري و مقدار دو گرم از بستر تهيه‌شده در راكتور مجهز به تابنده فرابنفش قرار داده شد. سپس به كمك سيستم تراكم ساز ديناميك، تراكم‌هاي 50، 150 و 300 پي پي ام تولوئن تهيه و در دبي 1 ليتر بر دقيقه به راكتور تزريق شد. در مرحله پاياني با اندازه‌گيري تراكم ورودي و خروجي از راكتور كار آيي جذب و حذف فتوكاتاليستي بستر آماده‌شده موردبررسي قرار گرفت. يافته­ ها: عكس‌ها و گراف‌هاي به دست آمده از دستگاه XRD و SEM-EDAX نشان داد كه نانو ذرات به‌خوبي بر روي سطح بيروني و خلل و فرج بستر نشسته‌اند. از طرفي در تعيين كار آيي بستر معلوم شد كه با افزايش تراكم ورودي تولوئن از 50 به 300 پي پي ام كار آيي حذف فتوكاتاليستي بستر كاهش مي‌يابد و همچنين ميزان كار آيي حذف در تراكم‌هاي 50، 150 و 300 پي پي ام به ترتيب 50، 48 و 20 درصد به دست آمد. نتيجه‌گيري: ­نتايج نشان داد كه استفاده از بستر زئوليت آغشته به نانو ذرات دي‌اكسيد تيتانيوم بستري مناسب جهت حذف فتوكاتاليستي تولوئن از جريان هوا به‌ويژه در تراكم‌هاي 50 تا 300 پي پي ام نمي‌باشد. با توجه به هزينه‌هاي راهبري پايين آن نسبت به ساير روش‌هاي كاتاليستي توصيه مي‌شود در اين زمينه مطالعات تكميلي انجام شود.

Background and aims: With the increasing air pollution to volatile organic compounds critical demand of a new environmentally friendly technologies to remove these contaminants from the air stream is of interest to everyone. Photocatalytic processes, including processes, are considered, radiation may be in the future as a new and promising technology used for the removal of volatile organic solvent vapors from the air stream. The aim of this study was to photocatalytic removal of toluene vapors using zeolite Y impregnated with nanoparticles of titanium dioxide. Methods: After preparing raw equipments and materials, first titanium dioxide nanoparticles loaded on the substrate of zeolite by wet impregnation method and two grams of the bed was placed in a reactor equipped with UV radiation. Then, to help construction concentration dynamic system, concentrations of 50, 150 and 300 ppm of toluene was prepared and injected into the reactor at the flow rate of 1 liter per minute. In the final stage, by measuring the inlet and outlet of the reactor concentration, the absorption and removal efficiency of photocatalytic bed were investigated. Results: Photos and graphs obtained through XRD and SEM-EDAX showed that the nanoparticles are well sitting on the outer surface and pores bed. On the other hand, in determining bed performance it was turned out that by increasing the concentration of 50 to 300 ppm of toluene, bed photocatalytic removal efficiency was decreased. Also, the removal efficiency at 50, 150 and 300 ppm, were 50, 48 and 20 percent, respectively. Conclusion: The results indicated that use of zeolite impregnated with nanoparticles of titanium dioxide is not suitable for the removal of VOCs from the air stream, especially in concentrations of 50 to 150 ppm. Given its low operating costs compared to other methods of the catalyst, additional studies are recommended in this field.