بررسي اثر فتوكاتاليستي نانو ذرات اكسيد روي تثبيت شده روي شيشه در حذف مواد آلي طبيعي از محلول هاي آبي

Photocatalytic removal of natural organic matter from aqueous solutions using zinc oxide nanoparticles immobilized on glass

زمینه و هدف: مواد آلی طبیعی از پیش سازهای اصلی محصولات جانبی گندزدایی هستند. با توجه به اینكه روش های معمول گندزدایی قادر به تامین استاندارد تركیبات جانبی گندزدایی نیست، از روش های نوینی نظیر اكسیداسیون فتوكاتالیستی با استفاده از UV/ZnO برای حذف این تركیبات استفاده می شود. هدف از این مطالعه بررسی اثر فتوكاتالیستی نانوذرات اكسید روی بر حذف مواد آلی طبیعی از محلول های آبی است. روش  بررسی: این مطالعه یك مطالعه تجربی است كه با استفاده از یك راكتور ناپیوسته در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده است. این راكتور به حجم L1 بوده و روی آن با لامپ UV پوشانده و از پمپ پریستالتیك جهت اختلاط كامل استفاده شده است. در این تحقیق از اسید هیومیك بعنوان شاخص مواد آلی طبیعی استفاده گردیده است. تغییرات غلظت اسید هیومیك با استفاده از دستگاه اسپكتروفتومتر در طول موج nm254 تعیین شد. پارامترهای غلظت اولیه اسید هیومیك، زمان تماس، pH و شدت تابش لامپ UV در فرایند حذف اسید هیومیك مورد بررسی قرار گرفته است. یافته ها: حذف بهینه اسید هیومیك با استفاده از نانوذرات تثبیت شده روی تحت تابش اشعه ماورابنفش با شدت تابش &muw/Cm2 3950 در زمانpH= 3، 120 min، غلظت اولیه mg/L 2 ( صد درصد حذف) حاصل شد. نتیجه گیری: این تحقیق نشان داد كه كارایی سیستم فتوكاتالیستی با افزایش زمان و شدت تابش افزایش و با افزایش غلظت اولیه و pH كاهش می یابد. بنابراین استفاده از فرایند پاك و بدون باقیمانده فتوكاتالیستی UV/ZnO یك روش كارامد در حذف مواد آلی طبیعی است.

Background and Objective: Natural organic matters (NOM) are known as precursors to disinfection byproducts. As conventional treatment processes cannot get disinfection by-product standards, novel methods have been increasingly applied for the removal of disinfection by-products precursors. The UV/ZnO process is one of the advanced oxidation processes using photocatalytic technology. The present study aims to investigate the effect of UV/ZnO photocatalytic technology on the NOM removal from aqueous solution. Materials and methods: This study was conducted in a lab-scale batch photocatalytic reactor. The volume of reactor was 1liter and covered with UV lamps. Peristaltic pump was used for complete mixing. Humic acid is a key component of natural organic matter and it was used in this study. Each of the samples taken from the UV/ZnO process and other processes were analyzed for their UV absorbance at 254 nm by spectrophotometric. Initial concentration of Humic acid, contact time, pH, and UV irradiation were investigated. Results: The highest efficiency of the UV/ZnO photocatalytic process for removal of Humic acid from aqueous solution was achieved at initial concentration = 2 mg/L, contact time = 120 min, UV irradiation = 3950 &muw/cm2, and pH=3. In this process, the removal efficiency for 2 mg/L humic acid was 100 % at 2h retention time. Conclusion: The research showed that performance of system was increased by increasing contact time and UV irradiation and was decreased by increasing HA initial concentration and pH and UV radiation with ZnO agent could not remove NOM lonely. Photocatalytic system using zinc oxide immobilized on glass have high performance to remove humic acid from aqueous solution. The UV/ZnO process was efficient and environmental friendly for natural organic matter removal.