حذف فتوکاتالیستی رنگ اسیدبلو113 از محیط های آبی با استفاده از نانوکامپوزیت اکسید روی-کائولین در حضور نور مرئی

سابقه و هدف: صنایع نساجی مقادیر زیادی پساب رنگی تولید می‌کنند. شایان ذکر است که رنگ‌های سنتتیک به دلیل مشخصات سمیّت و سرطان‌زایی، مشکلات جدّی برای سلامت انسان و موجودات آبزی ایجاد می‌کنند. بنابراین در این مطالعه، اسیدبلو113 به دلیل پایدار بودن و مقاومت بالا در برابر روش‌های معمول تصفیه، به‌عنوان آلاینده هدف انتخاب شده است.مواد و روش‌ها: سنتز نانوکامپوزیت اکسید رویکائولین با روش ساده هم‌رسوبی انجام شد. ساختار کریستالی، گروه‌های عاملی، مورفولوژی و ترکیب عنصری نانوذرات سنتز شده به ترتیب توسط آنالیزهای xrd، ftir، sem و edx مشخص شد. سپس پاسخ فتوکاتالیستی این نانوکامپوزیت از طریق تخریب رنگ اسیدبلو113 در حضور نور مرئی بررسی شد. همچنین تاثیر پارامترهای عملیاتی مانند ph، مقدار کاتالیست، غلظت اولیّه رنگ اسیدبلو113، گازهای مختلف، انواع ترکیبات آلی و بازیافت کاتالیست بر عملکرد فتوکاتالیستی در راکتور ناپیوسته بررسی شد.یافته‌ها: آنالیز sem، ساختار کروی نانوکامپوزیت اکسید رویکائولین را تایید کرد. حضور ترکیبات آلی در محیط آبی، کاهش کارایی حذف رنگ اسیدبلو113 را در پی داشت. بالاترین کارایی حذف (84/33 درصد) در مقدار کاتالیست g.l1 0/4، غلظت اولیّه رنگ mg.l1 20 و ph برابر با 7 به‌دست آمد. کاتالیست حاصله (اکسید رویکائولین) در مقایسه با نانوذرات اکسید روی و کائولین، فعالیّت فتوکاتالیستی موثرتری در تخریب رنگ اسیدبلو113 نشان داد. تخریب رنگ اسید بلو113، از معادله سینتیکی درجه اول (kobs برابر با min1 0/122 و r2 برابر با 0/9516) و مدل لانگمویر هینشلوود (kc برابر با mg.l1.min1 0/278 و kab113 برابر با l.mg1 0/128) تبعیّت کرد.استنتاج: عملکرد مطلوب سیستم اکسید رویکائولین/ نور مرئی، کاربرد عملی این سیستم را در تصفیه آب تایید نمود.

Photocatalytic Removal of Acid Blue 113 Dye from Aqueous Solutions Using Zinc Oxide-Kaolin Nanocomposite under Visible Light Irradiation

Background and purpose: Textile industries produce huge amounts of colored wastewater. Synthetic dyes cause serious problems to human health and aquatic organisms due to their toxic and carcinogenic properties. In this study, Acid Blue 113 (AB113), which is stable and persistent against conventional treatment methods was selected as the target contaminant.Materials and methods: The synthesis of the ZnOKaolin nanocomposite was performed by simple coprecipitation approach. The crystalline structure, functional groups, morphology, and elemental composition of the prepared samples were characterized using XRD, FTIR, SEM and EDX analyses, respectively. Next, the photocatalytic response was evaluated via degradation of AB113 dye under visible irradiation. Also, the influences of operating parameters, including pH, catalyst value, initial AB113 concentration, various gases, organic compound types, and catalyst recycling on the photocatalytic performance were studied in a batch reactor.Results: The SEM analysis confirmed the ZnOKaolin spherical structure. Presence of organic compounds in the aqueous medium decreased AB113 removal efficiency. The highest removal efficiency (84.33%) was obtained at catalyst loading=0.4 g.L1, initial dye concentration=20 mg.L1, and pH=7. Compared with ZnO and Kaolin nanoparticles, the resulting catalyst (ZnOKaolin) exhibited significantly improved photocatalytic activity in AB113 degradation. The degradation of AB113 was found to follow the first order kinetic (Kobs: 0.122 min1 and R2: 0.9516) and the LangmuirHinshelwood model (KC: 0.278 mg.L1.min1 and KAB113: 0.128 L.mg1).Conclusion: The proficient performance of the LED/ZnOKaolin system illustrated that it can be used for practical applications in water treatment.