كارايي نانو ذرات اكسيد روي دوپ شده با اكسيد كروم در حذف رنگزاي راكتيو سياه 5 از محيط هاي آبي در حضور اشعه خورشيد

Efficacy of Cr-doped ZnO Nanoparticles in Removal of Reactive Black 5 Dye from Aqueous Solutions in Presence of Solar Radiation

سابقه و هدف: يكي از عمده ترين آلاينده هاي محيط زيست كه در پساب صنايع مختلف از جمله نساجي وجود دارد، وجود رنگ مي باشد كه براي انسان و محيط زيست آلودگي ايجاد كرده است. رنگ هاي آزو، بزرگ ترين و بيش ترين كلاس از رنگ هاي تجاري هستند (حدود 50 درصد). لذا هدف از اين مطالعه، كارايي نانو ذرات اكسيد روي دوپ شده با اكسيد كروم در حذف رنگزاي راكتيو سياه 5 از محيط هاي آبي در حضور اشعه خورشيد بود. مواد و روش ها: اين مطالعه يك مطالعه تجربي- آزمايشگاهي بود كه با استفاده از طراحي آزمايش سطح- پاسخ انجام شد. نانو ذرات اكسيد روي دوپ شده با كروم با روش هم رسوبي سنتز شد. از آناليز XRD و SEMجهت تعيين مشخصات نانو ذرات استفاده شد. اثر پارامترهايي شبيه pH، دوز نانوذره، غظت اوليه رنگ RB5 و زمان تماس بر كارايي حذف مورد بررسي قرار گرفت. غلظت ماده رنگزاي RB5 نيز با استفاده از دستگاه اسپكتروفتومتر در طول موج 597 تعيين گرديد. تحليل مدل پيشنهادي به روش آناليز واريانس ANOVA انجام شد. يافته ها: نتايج مشخص ساخت كه با افزايش غلظت نانو ذره و زمان تماس كارايي حذف افزايش يافت. هم چنين مشخص گرديد كه با افزايش غلظت اوليه رنگ و pH كارايي حذف به ترتيب كاهش يافت. شرايط بهينه براي حذف رنگزا در 4 =pH، غلظت نانو ذره 1/75 گرم در ليتر، غلظت اوليه رنگزا 112/5 ميلي گرم در ليتر و زمان تماس 75 دقيقه كه در اين شرايط راندمان حذف برابر 75/41 و در شرايط مطلوب برابر 0/905 مي باشد. استنتاج: به طور كلي نتايج نشان داد كه مي توان از نانو ذرات اكسيد روي دوپ شده با كروم به عنوان يك روش سريع و موثر و مقرون به صرفه در حذف مواد رنگزا از محيط هاي آبي استفاده كرد. هم چنين طراحي آزمايش به نحو مطلوبي فرايند حذف را بهينه مي سازد و كاهش تعداد آزمايش ها سبب افزايش بازده حذف آلاينده مي گردد.

Background and purpose: Dyes from textile industry are amongst the major pollutants of the environment that are harmful for both human health and the environment. Azo dyes constitute the largest and the most important class of commercial dyes, accounting for 50% of all commercial dyes. This study investigated the efficacy of Cr-doped ZnO nanoparticles in removal of reactive black 5 (RB5) dye from aquatic solutions in presence of solar radiation. Materials and methods: An experimental laboratory study was done by designing the surfaceanswer test. Cr-doped ZnO nanoparticles were synthesized using co-precipitation method. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used for characterization of the nanoparticles prepared. Effects of parameters such as pH, nanoparticle dosage, initial RB5 concentration, and contact time on the removal efficiency of RB5 were studied. The remaining concentration of RB5 was analyzed by UV/VIS spectrophotometer at a wavelength of 597 nm. Finally, the statistical analysis of the model was conducted by ANOVA. Results: Results showed that removal efficiency increased by increasing nanoparticle dosage and contact time. Also, we found that removal efficiency decreased by increasing the initial dye concentration and pH. The optimum condition for dye removal was obtained at pH 4, nanoparticle dosage of 1.75 g/L, initial dye content of 112.5 mg/L, and 75 min contact time. In this condition the efficiency removal and desirability were 75.41 and of 0.905, respectively. Conclusion: Removal of textile dyes was found to be quick and effective when using Cr-doped ZnO nanoparticles. Also, designing and performing the experiment (in low frequency) can help in optimizing the efficiency removal of pollutant from aqueous media.