بکارگیری طراحی آزمایش تاگوچی در تعیین شرایط بهینه واکنش تجزیه فوتوکاتالیستی آلاینده آزویی sunset yellow fcf با استفاده از نانوذرات نقره در واکنشگاه نوری

در این مطالعه نانوذرات نقره به عنوان کاتالیست در واکنش تجزیه فوتوکاتالیستی رنگ آزویی (syf) sunset yellow fcf در محلول آبی مورد بررسی قرار گرفت. نانوذرات نقره با استفاده از عصاره آبی برگ درخت گردو تهیه شد. سنتز نانوذرات نقره با استفاده از شیمی سبز که روشی سازگار با محیط زیست، کم هزینه، سریع و بی خطر می باشد، پرداخته شده است. عصاره گیری با روشی آسان و همچنین سنتز نانوذرات نقره در مدت زمان کم و با راندمان بالا انجام شد. خواص و ویژگی های نانو ذرات نقره به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی، تجزیه عنصری با روش طیف شناسی تفکیک انرژی، پراش اشعه ایکس و طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه بررسی شد. شرایط بهینه تجزیه رنگ از روش طراحی آزمایش تاگوچی با آرایه متعامد (l9(34)) تعیین شد. تجزیه و تحلیل پاسخ هر آزمایش بر اساس نسبت سیگنال به نویز (s/nl) محاسبه شد. تاثیر فاکتورهای عملیاتی مانند مقدارکاتالیست، ph، زمان تابش دهی و دما در سه سطح برای هر فاکتور مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه های تاگوچی نشان داد که مقدار کاتالیست 20 میلی گرم بر لیتر (سطح 2)، 4=ph (سطح 1)، زمان تابش دهی 45 دقیقه (سطح3) و دما 30 درجه سلسیوس (سطح 3) شرایط بهینه برای این واکنش بود. بیشترین تاثیر هر فاکتور در واکنش از تحلیل آنالیز واریانس بدست آمد. موثرترین فاکتور، ph بود. برهمکنش بین دو فاکتور ph و مقدارکاتالیست بیشترین تاثیر را داشت. تحلیل آنالیز واریانس اولیه نشان داد که مقدار درصدp (p%) فاکتورهای: مقدارکاتالیست (%12.002)، ph (%46.298)، زمان تابش دهی (%35.311) و دما (%6.383) بود. سهم هر فاکتور در تجزیه رنگ به ترتیب مقدارکاتالیست (0.142)، ph (0.431)، زمان تابش دهی (0.397) و دما (0.18) یافت شد. واکنش سینتیک شبه درجه اول با ثابت سرعت  k=0.0721 min−1برای تجزیه فوتوکاتالیستی رنگ مشاهده شد.

application of the taguchi experimental design in the determination of the optimal conditions of the photocatalytic degradation reaction of sunset yellow fcf aazoic pollutant using silver nanoparticles in a photoreactor

in this study, silver nanoparticles (ag-nps) as catalysts in the photocatalytic degradation reaction of sunset yellow fcf (syf) azo dye in aqueous solution were investigated. ag-nps were prepared by using walnut (juglans regia l.) leaf extract. the synthesis of ag-nps has been done using green chemistry, which is an environmentally friendly, low-cost, fast, and safe method. extraction was done with a facile method, as well as the synthesis of ag-nps in a short period and with high efficiency. the ag-nps were characterized by scanning electron microscopy (sem), energy dispersive x-ray (eds), x-ray diffraction (xrd), and fourier transform infrared (ft-ir) spectroscopy. optimum conditions for dye degradation were determined using taguchi experimental design method with (l9(34)) orthogonal array. analysis of the response of each experiment was based signal to noise (s/nl) ratio calculated. the effects of operational parameters such as catalyst amount, ph, irradiation time, and temperature in three levels for each factor were studied. the taguchi results showed that catalyst amount= 20 mg/l (level 2), ph= 4 (level 1), irradiation time = 45 min. (level 3) and temperature= 30 °c (level 3) was the optimum conditions for this process. the most influence of each factor on the process was determined using the analysis of variance (anova) method. the most significant factor in this process was ph. the interaction between ph×catalyst amount was the most influencing interaction. the analysis of primary anova showed that percent (p(%)) parameters were: catalyst amount (12.002%), ph (46.298%), irradiation time (35.311%), and temperature (6.383%). the contribution of factors in this process was found to be in the following order: catalyst amount (0.142), ph (0.431), irradiation time (0.397), and temperature (0.18). a pseudo-first-order kinetic reaction with rate constant k=0.0721 min−1 was observed for dye photocatalytic degradation.