بررسي حذف فتوكاتاليستي استايرن از جريان هوا با استفاده از نانوذرات اكسيد روي تثبيت شده بر روي زئوليت ZSM-5

Evaluation of photocatalytic removal of styrene from air flow using ZnO nanoparticles immobilized on ZSM-5 zeolite

زمينه و هدف: مونومر استايرن يك تركيبات آلي فرار بوده كه در صنايع مختلف مورد استفاده قرار مي‌گيرد. با توجه به اثرات مخاطره‌آميز اين تركيب بر محيط زيست و انسان، كنترل و حذف آن ضروري به نظر مي‌رسد. امروزه در بين روش‌هاي حذف آلاينده ­ها، روش­ هاي حذف فتوكاتاليستي مورد توجه ويژه ­اي قرار گرفته است. لذا اين مطالعه با هدف حذف بخارات استايرن از جريان هوا با استفاده از خاصيت فتوكاتاليستي اكسيد روي تثبيت شده بر روي زئوليت ZSM-5 انجام شد. روش بررسي: در اين مطالعه تجربي، ويژگي­ هاي كاتاليست ­هاي توليد شده با استفاده از آناليز­هاي BET، پراش اشعه ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) تعيين شد. براي توليد بخارات استايرن در دبي و غلظت مشخص، از سيستم غلظت‌ساز ديناميك استفاده گرديد و كارايي حذف بخارات استايرن با استفاده از UV/ZnO و UV/ZSM-5/ZnO مورد بررسي قرار گرفت. يافته­ ها: نتايج آناليز XRD و تصاوير SEM نشان داد كه اكسيد روي توليد شده داراي ابعاد نانو است و اين نانوذرات به صورت موفق بر روي زئوليت ZSM-5 تثبيت شده‌اند. نتايج حذف فتوكاتاليستي نشان داد كه كاتاليست‌هاي ZnOو ZSM-5/ZnO بخارات استايرن در غلظت ppm50 را به ترتيب به ميزان 14 و 37 درصد حذف مي‌كند. نتيجه‌­گيري: يافته‌هاي اين مطالعه نشان داد كه تثبيت نانوذرات اكسيد روي بر روي زئوليت ZSM-5 اثر افزايشي در تجزيه فتوكاتاليستي استايرن دارد. با توجه به اين يافته‌ها، استفاده از سيستم‌هاي هيبريدي جذب و فتوكاتاليست مي‌تواند روش مناسـبي جهت حذف بخارات استايرن و ديگر آلاينده‌هاي مشابه باشد.

Background and Objective: Styrene monomer is a volatile organic compound that is used in the various industries. Due to the hazardous effects of this chemical substance on the environment and humans, control and elimination of this vapour is necessary. Therefore, the aim of this study was to remove the styrene vapors from air flow using photocatalytic activity of zinc oxide immobilized on ZSM-5 zeolite. Materials and Methods: In this experimental study, the fabricated catalysts were characterized using analysis of BET, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Dynamic Concentrator System were used to generate styrene vapors at a certain concentration and flow, and then removal efficiency of the styrene vapors was investigated using UV/ZnO and UV/ZSM-5/ZnO. Results: The results of XRD analysis and SEM images showed that produced zinc oxide had nano dimensions. In addition, these nanoparticles was successfully stabilized on ZSM-5 zeolite. The results of the photocatalytic removal showed that ZnO and ZSM-5/ZnO catalysts at the concentrations of 50 ppm eliminated the styrene vapor 14% and 37%, respectively. Conclusion: Findings of this study showed that stabilization of zinc oxide nanoparticles on ZSM-5 zeolite had an ssynergistic effect on the photocatalytic degradation of styrene. According to this finding, the use of adsorption-photocatalyst hybrid systems can be an appropriate technique to remove styrene vapors and other similar pollutants.