بررسی پارامترهای سینیتیکی و ترمودینامیکی در حذف 2-کلروفنول از محیط آبی به کمک امواج ماورای بنفش و مافوق صوت در حضور نانوکاتالیزور اکسیدروی سنتزشده به روش سبز

زمینه و هدف: پژوهش حاضر بررسی پارامترهای سینتیکی و ترمودینامیکی را در حذف یکی از مشتقات مهم فنولی (2-کلروفنول) توسط نانوکاتالیزور اکسید روی سنتز شده به روش سبز، طی فرآیندهای فتوکاتالیستی و سونوکاتالیستی مورد توجه قرار داده است. روش کار: مطالعه حاضر یک مطالعه تجربی است که در آزمایشگاه تحقیقاتی گروه شیمی دانشگاه آزاد اسلامی اردبیل انجام گرفت. به منظور بررسی کارایی فرآیندهای فتوکاتالیستی و اولتراسونیک در حذف 2-کلروفنول، ابتدا نانوکاتالیزور اکسید روی به روش سبز با استفاده از یک گونه گل کاغذی با نام bougainvillea spectabilis تهیه گردید. پس از اطمینان از صحت سنتز به کمک فنآوری های مختلف، پارامترهای مهم تاثیر گذار در بازده حذف 2-کلروفنول، از قبیل غلظت، مقدار نانوکاتالیست، ph محلول، و دما مورد بررسی قرار گرفتند و مناسب ترین شرایط برای حذف در طی فرآیندهای فتوکاتالیستی و اولتراسونیک مشخص گردید. یافته ها: طیف حاصل از xrd تایید کننده سنتز نانوکریستال های اکسید روی می باشد. ماهیت شش گوش (هگزاگونال) یکنواخت نانوذرات اکسید روی (zno) با اندازه بین 12 الی 31 نانومتر با استفاده از تصاویرsem و tem مورد تایید قرار گرفت. آنالیز عنصری (edx) مشخص کرد که نانوذرات خالص سنتز شده حاوی 74.94 درصد وزنی روی و 25.06 درصد وزنی اکسیژن است. بررسی حذف 2-کلروفنول از محلول آبی در شرایط تاریکی، نشان داد که فرآیند حذف به بهترین شکل از مدل ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ پیروی کرده است. بررسی سینتیک حذف مشتق فنولی مورد مطالعه با ضریب رگراسیون خطی بالا، سینتیک شبه مرتبه دوم را برای فرآیند حذف 2-کلروفنول معرفی نمود.نتیجه گیری: با توجه به پارامترهای ترمودینامیکی بدست آمده در این تحقیق، مقادیر منفی تغییرات انرژی آزاد گیبس (δg°) در تمامی دماهای مورد بررسی طی حذف 2-کلروفنول به روش فتوکاتالیستی و سونوکاتالیستی نشان داد که فرایند حذف خود به خودی می‫باشد. همچنین مثبت بودن تغییرات آنتالپی (δh°) طی فرآیند حذف توسط نانوذرات سنتزشده از گل کاغذی، گرماگیربودن فرآیند حذف را مشخص کرد. نتایج به دست آمده از مطالعه حاضر نشان داد که نانوذره سنتزشده می تواند برای حذف فتوکاتالیستی و اولتراسونیک 2-کلروفنول از محیط آبی به ترتیب با کارایی 90.21 و 82.54 درصد استفاده شود. 

investigation of kinetic and thermodynamic parameters in the removal of 2-chlorophenol from aqueous medium by ultraviolet and ultrasonic waves in the presence of zinc oxide nanocatalyst synthesized by green method

background & objectives: the present study investigates the kinetic and thermodynamic parameters in removing one of the essential phenolic derivatives (2-chlorophenol) by zinc oxide nanocatalysts synthesized by the green method, during photocatalytic and sonocatalytic progress.methods: the present study is an experimental study conducted in the research laboratory of the department of chemistry of ardabil islamic azad university. in order to evaluate the efficiency of the photocatalytic and ultrasonic process in the removal of 2-chlorophenol, the first nanocatalyst was prepared by the green method using a paper flower species called bougainvillea spectabilis. after ensuring the synthesis accuracy with the help of various technologies, essential parameters affecting the removal efficiency of 2-chlorophenol, such as concentration, amount of nanocatalyst, solution ph, and temperature, were investigated, and the most suitable conditions for removal during photocatalytic and ultrasonic processes were identified.results: the xrd spectrum confirms the synthesis of zinc oxide nanocrystals. the uniform hexagonal nature of zno nanoparticles with a size between 12 and 31 nm was confirmed using sem and tem images. elemental analysis (edx) showed that the synthesized pure nanoparticles contained 74.94 wt. % of zinc and 25.06 wt. % of oxygen. examination of 2-chlorophenol removal from aqueous solution in dark conditions showed that the langmuir and freundlich isotherm models best follow the removal process. investigation of the removal kinetics of the studied phenolic derivative with high line regression coefficient introduced pseudo-second-order kinetics for the removal process of 2-chlorophenol.conclusion: according to the thermodynamic parameters obtained in this study, the negative values of gibbs free energy changes (δg°) at all temperatures studied during the photocatalytic and sonocatalytic removal process showed that the removal reaction is spontaneous. also, the positive enthalpy changes (δh°) during the removal process by the nanoparticles synthesized from the paper flower indicated that the removal process is endothermic. our research showed that the synthesized nanoparticles could be used for photocatalytic and sonocatalytic removal of 2-chlorophenol from the aqueous medium with an efficiency of 90.21 and 82.54%, respectively.