استفاده از نقره دوپ شده با نانو ذرات آناتاز TiO2 بر روي سطح زئوليت Fe-ZSM-5 براي حذف رنگ آلي تحت نور UV

The Application of As-Synthesized Silver-Doped Anatase TiO2 Nanoparticle onto the Surface of Fe-ZSM-5 Zeolite for the Degradation of Organic Dye with UV Light

زمينه و هدف: تخليه فاضلاب­ هاي رنگي حاصل از عملكرد صنايع رنگ­رزي به آب­هاي پذيرنده، به دليل پايداري در محيط زيست، سمي بوده و موجب آسيب به محيط زيست مي­شود. حذف رنگ از فاضلاب­هاي رنگي با روش­هاي متداول تصفيه فاضلاب مشكل مي­باشد. بنابراين، فرايند اكسيداسيون پيشرفته روشي موثر براي حذف اين دسته از آلاينده ­هاي آلي مي­باشد. روش بررسي: در اين مطالعه از نقره دوپ شده با تيتانيوم دي اكسيد بر پايه زئوليت Fe-ZSM-5 براي تجزيه فوتوكاتاليكي رنگ راكتيو 195 از محلول آبي با استفاده از نور UV (فرابنفش) استفاده شد كه در اين راستا اثر نسبت­هاي مختلف تيتانيوم دي اكسيد به Fe-ZSM-5، غلظت رنگ، غلظت فوتوكاتاليست و pH در دماي محيط مورد بررسي قرار گرفت. يافته­ها: آناليز EDXبا تجزيه و تحليل عنصري نيمه كمي از سطح نشان داد كه Ti و نقره با موفقيت روي سطح زئوليت Fe-ZSM-5قرار گرفتند. در تصاوير SEM اندازه، جهت و مورفولوژي فوتوكاتاليست سنتزي مورد بررسي قرار گرفت. كه ذرات TiO2 و نقره سنتز شده داراي شكل و اندازه يكنواخت بوده وداراي ابعاد كم­تر از 50 نانومتر مي­باشند. آناليز EDX درصد وزني عناصر تشكيل دهنده فوتوكاتاليست سنتزي را 98/19، 48/5، 95/56 و 65/15به ترتيب براي سيليس، آهن، تيتانيوم و نقره تعيين نمود و آناليزXRD نيز حضور فاز Fe-ZSM-5، آناتاز TiO2 و نانوذرات نقره را در فوتوكاتاليست سنتز شده تاييد نمود. بحث و نتيجه گيري: نتايج نشان داد كه كارايي حذف فوتوكاتاليتيكي فوتوكاتاليست نقره دوپ شده با دي اكسيد تيتانيوم بر پايه زئوليت Fe-ZSM-5 به طور معني داري تحت تاثير pH مي­باشد. كارايي حذف با افزايش pH كاهش يافت. بهترين كارايي فوتوكاتاليست Fe-ZSM-5@TiO2_Ag در حذف رنگ راكتيو 195 (100%) در pH برابر 3، غلظت فوتوكاتاليست 300 ميلي گرم بر ليتر، غلظت رنگ برابر 50 ميلي گرم بر ليتر در مدت زمان 75 دقيقه و نسبت Ag-TiO2 برابر يك به­ دست آمد. همچنين حداقل كارايي حذف رنگ برابر 32% در pH برابر 9 تحت شرايط بهينه بود. قابليت استفاده مجدد از فوتوكاتاليست بعد از هفت دور استفاده مكرر از آن معني­دار بود

Background and Objective: The discharge of dying wastewater effluent from the textile industry into the water body can be toxic due to their long time presence in the environment and is the leading major cause of the environmental damage. It is difficult to remove color from dye effluents with conventional wastewater treatment methods. Then advanced oxidation processes (AOPs) are potentially powerful method to remove these organic contaminations. Method: In the present study the photocatalytic performance of the silver-doped titanium dioxide (TiO2) nanoparticles over the surface of Fe-ZSM-5 zeolite was investigated trough the degradation of reactive red 195 dyes in water under light UV. The Effects of different titanium dioxide to Fe-ZSM-5 ratio, dye concentration, photocatalyst concentration and pH of the water solution was studied at room temperature. Findings: The EDX analysis, a semiquantitative elemental analysis of the surface which indicates that Ti and silver (Ag) was successfully loaded on the surface of Fe-ZSM-5 zeolite. The result of EDX shows that the mean weight percentage of Si, Fe, Ti and Ag was 19.98, 5.48, 56.95 and 15.65%, respectively. The SEM images showed that unloaded Fe-ZSM-5 zeolite has a well-defined cubic shape and tends to change a spherical regular morphology and a uniform nanoparticle of TiO2 and Ag with spherical shape distributed onto Ag-TiO2/Fe-ZSM-5 photocatalyst. The XRD analysis approved the formation of the Fe-ZSM-5 and anatase TiO2 nanoparticles and Ag-doped onto surface of the Fe-ZSM-5 photocatalyst. Discussion and Conclusion: The results revealed that photocatalytic removal efficiency of Fe-ZSM-5 with Ag-doped TiO2 was significantly influenced by the solution pH. It decreased as the solution pH increased. The best performance of Ag-TiO2/Fe-ZSM-5 photocatalyst in removal of Reactive 195 (100%) was achieved at pH 3, 300 mg/L photocatalyst dose, 50 mg/L dye concentration, 75 min contact time and Ag-TiO2 with the ratio of 1. However, a minimum of dye removal efficiency of 32% was obtaimed at pH 9 under aforementioned condition. The reusability of the photocatalyst was still significant after seven times repeated cycles.