بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی موثر بر تخریب فنول در یک سیستم فتوکاتالیستی تحت تابش نور مرئی

هدف: فنول و مشتقات محلول آن در آب از مهم‌ترین آلاینده‌های سمی هستند. در سال‌های اخیر استفاده از mofها به‌عنوان فتوکاتالیست برای تصفیه پساب توجه زیادی را به خود جلب کرده است. ترکیب یک mof با یک نیم‌رسانا که بتواند بازترکیب الکترون-حفره را به حداقل برساند می‌تواند در واکنش‌های فتوکاتالیستی بسیار موثر باشد.مواد و روش: در این پژوهش کامپوزیت‌های tio2/mil88 با درصدهای مختلف از تیتانیوم دی‌اکسید با استفاده از روش هیدروترمال تک‌مرحله‌ای سنتز شده و برای حذف فنول در یک فتوراکتور شش‌ضلعی مورد بررسی قرار گرفت. طراحی شش‌ضلعی منحصربه‌فرد راکتور، سطح در دسترس برای تابش را افزایش می‌دهد و منجر به حذف موثرتر آلاینده‌ می‌شود. به‌منظور رسیدن به بالاترین راندمان تخریب متغیرهای: مقدار فتوکاتالیست، زمان واکنش، غلظت فنول، ph و غلظت هیدروژن پراکسید ml/l)) به‌عنوان پارامترهای موثر بر فرآیند تخریب فتوکاتالیستی انتخاب شدند. به‌منظور طراحی آزمایش‌ها از نرم‌افزار designexpert استفاده شد و از میان روش‌های rsm روش باکس بنکن انتخاب گردید. نتایج آنالیزهای مشخصه یابی کاتالیست نشان داد که کامپوزیت tma10 به‌درستی سنتز شده است. با استفاده از این کامپوزیت، شرایط بهینه برای حداکثر راندمان تخریب فنول (95.96 درصد) به‌صورت: غلظت اولیه فنول 58 میلی‌گرم در لیتر،ph برابر با 7.51، زمان واکنش 68.61 دقیقه، غلظت هیدروژن پراکسید برابر باml/l  0.18، و مقدار کاتالیست برابر g/l 0.4 به دست آمد.نتیجه‌گیری: نتایج آزمایش‌های فتوکاتالیستی نشان داد که کامپوزیت tma10 )10نسبت مولی (tio2:mof عملکرد بهتری نسبت به سایر کامپوزیت‌ها در تخریب فنول دارد. آنالیز فتولومینسانس (pl) نشان داد که عملکرد بهتر کامپوزیت tma10 به علت کاهش بازترکیب الکترون حفره در آن است. همچنین تجزیه‌وتحلیل آنالیز واریانس نشان داد که مدل درجه دوم به‌خوبی با داده‌ها برازش داده  می‌شود.

optimization of operational parameters affecting phenol degradation in a photocatalytic system under visible light irradiation

objective: phenol and its water-soluble derivatives are among the most important toxic pollutants. in recent years, the use of mofs as photocatalysts for wastewater treatment has attracted much attention. combining a mof with a semiconductor that can minimize electron-hole recombination can be very effective in photocatalytic reactions. method: in this research, tio2/mil88 composites with different percentages of titanium dioxide were synthesized using a one-pot hydrothermal method and investigated for phenol removal in a hexagonal photoreactor. the unique hexagonal design of the reactor increases the surface area available for radiation, resulting in more effective removal of contaminant. in order to achieve the highest degradation efficiency, the variables: amount of photocatalyst, reaction time, phenol concentration, ph, and h2o2 concentration (ml/l) were selected as effective parameters on the photocatalytic degradation process. in order to design the experiments, design expert software was used, and among the rsm methods, box behnken method was selected.results: catalyst characterization analyzes showed that tma10 composite was correctly synthesized. using this composite, the optimal conditions for the maximum efficiency of phenol degradation (95.96%) are as follows: initial concentration of phenol 58 mg/l, ph equal to 7.51, reaction time 68.61 minutes, h2o2 concentration equal to 0.18 ml/l, and the amount of catalyst equal to 0.4 g/l was obtained.conclusions: the results of photocatalytic experiments showed that tma10 composite (10 molar ratio tio2:mof) has a better performance than other composites in phenol degradation. photoluminescence (pl) analysis showed that the better performance of tma10 composite is due to the reduction of electron-hole recombination in it. also, analysis of variance showed that the quadratic model fits well with the data.