بررسي فعاليت فتوكاتاليستي ZnO - TiO2 تثبيت شده بر روي زئوليت ZSM-5 در حذف رنگ متيل اورانژ

Photocatalytic activity investigation of ZnO-TiO2 stabilized on ZSM-5 zeolite for Methyl Orange degradation

نانو فتو كاتاليست ZTOZ از تثبيت ZnO و TiO2 بر روي زئوليت ZSM-5 تهيه شد و فعاليت كاتاليستي آن جهت حذف رنگ آلي متيل اورنژ مورد بررسي قرار گرفت و با نانوكاتاليست‌هاي، زئوليت-اكسيد روي و زئوليت-تيتانيا مقايسه شد. ويژگي‌هاي كاتاليست‌ توليد شده با استفاده از آناليزهاي BET، پراش اشعه ايكس (XRD) پراش انرژي پرتو ايكس(EDAX)و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) تعيين شد. تصاوير و الگو‌هاي بدست آمده نشان داد كه نانوذرات تيتانيا و اكسيد روي به خوبي روي سطح زئوليت ZSM-5 قرار گرفته‌اند و ميانگين اندازه نانو كريستال‌هاي اكسيد روي و تيتانيا با استفاده از فرمول شرر محاسبه شد كه برابر 19/13 نانومتر بود. ميانگين قطر حفرات فتوكاتاليست ZTOZ برابر 1/22 نانومتر بود كه نانو متخلخل بودن فتوكاتاليست سنتز شده را نشان مي‌دهد. حذف فتوكاتاليستي رنگ به صورت تابعي از pH در محدوده ي 3 تا 9 و غلظت اوليه رنگ برابر mg/L 25 - 5 و مقدار كاتاليست 0/1 تا g/L 0/4 در دماي محيط بررسي و به كمك يك معادله چند جمله اي درجه دوم مدلسازي شد. نتايج حاصل نشان داد كه ميزان حذف به pH و غلظت اوليه رنگ بستگي دارد. از روش پاسخ سطح به منظور بهينه سازي و يافتن مقادير بهينه براي تخريب رنگ آلي متيل اورنژ در راكتور استوانه اي شيشه‌اي از جنس پيريكس به ارتفاع 460 ميلي متر و حجم 1 ليتر استفاده گرديد. سينتيك واكنش‌هاي فتوكاتاليستي با اين فرض كه از معادله لانگمير -هينشلوود تبعيت مي‌نمايد و درجه واكنش شبه اول است، بررسي گرديد.

The nano photocatalytic ZTOZ was prepared from ZnO and TiO2 stabilization on ZSM-5 zeolite surface and its catalytic activity was investigated to remove Methyl Orange organic dye and was compared with zeolite-ZnO and zeolite- TiO2 nanocatalysts. The properties of the catalysts were determined using BET, X-ray diffraction (XRD), energy dispersive (EDAX) analysis, and scanning electron microscopy (SEM). The images and spectra obtained showed that Titania and ZnO nanoparticles were well placed on the ZSM5 zeolite surface, and the average size of zinc oxide and titania nanocrystals was calculated using the Debye–Scherrer formula, which was 19.13 nanometers. The mean diameter of the ZTOZ photocatalyst cavity was 1.22 nm, which shows the nanoporous photocatalyst synthesized. The Photocatalytic removal of the dye was performed as a function of pH in the range of 3 to 9 and the initial concentration of dye in concentrations of 5-25 mg / L and the catalyst content in values of 0.1 to 0.4 g / L and at ambient temperature. Then it was modeled by a quadratic polynomial equation. The results showed that the amount of removed dye (response) depends on the pH and initial concentration of the dye. The RSM (surface response methodology) method was used to optimize and find optimum amounts for organic dye degradation in a pyrex glass cylindrical reactor with a height of 460 mm and a volume of 1 L. Also, the kinetic of photocatalytic reactions were studied with the assumptions that they follow the Langmuir-Hinchlood equation and the first-order reaction.