حذف بخارات تولوئن با استفاده از تلفیق پلاسمای سرد و فتوکاتالیست hzsm-5/tio2

مقدمه: با توجه به توسعه روزافزون استفاده از ترکیبات آلی فرّار ازجمله تولوئن و اثرات سوء آن‌ها برسلامتی افراد، روش‌های متنوعی از جمله تلفیق پلاسمای سرد و کاتالیست/فتوکاتالیست جهت کنترل این ترکیبات توسعه یافته است.هدف از انجام این مطالعه کارایی تلفیق فتوکاتالیست hzsm5/tio2 و پلاسمای سرد جهت حذف بخارات تولوئن است.روش کار: جهت تهیه فتوکاتالیست از زئولیت hzsm5 و tio2 در 3 و 8 درصد وزنی استفاده شد. ذرات tio2 با استفاده از روش تلقیح بر روی زئولیت hzsm5 نشانده شدند. برای بررسی خصوصیات فتوکاتالیست از آزمون‌های پراش اشعه ایکس، میروسکوپ الکترونی روبشی و تعیین سطح ویژه استفاده گردید. بخارات تولوئن در غلظتppm 2 ±58 با استفاده از سیستم دینامیک تولید و در فشار و دمای محیط و رطوبت 6 درصد از راکتور حاوی 1 گرم فتوکاتالیست به‌طور مداوم عبور داده شد. درنهایت راندمان حذف برای سه حالت پلاسما ، پلاسما و فوتوکاتالیست 3 و 8 درصد وزنی در محدوده ولتاژی 4000 تا 8000 ولت بافاصله 500 ولت محاسبه گردید. یافته ها: در مطالعه حاضر راندمان حذف بخارات تولوئن به ترتیب 44.9، 75.36 و 66.68 درصد برای پلاسما ، hzsm5/tio2 3% و hzsm5/tio2 8% وزنی بدست آمد که hzsm5/tio2 3% بهترین راندمان را نشان داد. همچنین با افزایش ولتاژ، راندمان حذف نیز افزایش یافت به‌طوری‌که در ولتاژ 7000 ولت به حداکثر خود رسید.نتیجه گیری: افزودن فتوکاتالیست hzsm5/tio2 به پلاسمای سرد سبب افزایش قابل‌ملاحظه‌ای در راندمان حذف آلاینده گردید و همچنین hzsm5/tio2 3% بهترین راندمان را نشان داد. استفاده از این تلفیق می‌تواند راهکار موثری برای حذف بخارات تولوئن در محیط‌های صنعتی بدون به مصرف انرژی بالا باشد. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده پیشنهاد می‌شود این تلفیق برای سایر ترکیبات آلی فرار نیز موردبررسی قرار گیرد.

Toluene Vapors Removal Using Cold Plasma and HZSM-5/TiO2 Photo Catalyst

Introduction: Regarding the daily growth of Volatile Organic Compounds (VOCs) application in a vast variety of industries which also contributed to their adverse effects, different methods were used for controlling their emission. One of the most effective methods for this purpose, is a combination of cold plasma and catalyst or photo catalyst. In this study, the effectiveness of the HZSM5/ Tio2 for Toluene treatment removal was investigatedMaterial and Methods: HZSM5 zeolite, and Tio2 in 3 and 8 weight percent were used for photo catalyst preparation. The TiO2 particles were coated on the zeolite by impregnation method. XRay Diffraction, Scanning Electron Microscope and Brunauer Emmett Teller tests were used for the identification of photo catalyst structural properties. Toluene vapors with 58 ±2 PPM concentrations were produced in ambient condition including the room pressure and temperature by a dynamic system and introduced to a reactor included 1 gr of the photo catalyst. Vapors were passed from the reactor continuously with a rate of 0.5 liter per minute. Removal efficiency in three different states; plasma only, plasma /HZSM5/TiO2 3%tw, and plasma/HZSM5/TiO2 8% tw were assessed at the voltages of 4000 to 8000.Results: In the current study, the removal efficiency of toluene vapors were 44.9, 75.36 and 66.68 percent for plasma, plasma /HZSM5/TiO2 3%tw and plasma/HZSM5/TiO2 8% tw, respectively. Photo catalyst with 3 weight percent showed the best removal efficiency. In all tests, the removal efficiency increased when the voltage increased and in 7000 volts it reached the maximum level. Therefore, adding photo catalyst to the plasma caused significant improvement in removal efficiency. Also, HZSM5/TiO2 3% tw showed the best performance for toluene vapors removal.Conclusion: According to the current study findings, using this combination in an industrial environment can be an effective way for Toluene vapors without the need for high temperatures. This combination can be proposed for other VOCs.