بررسی عملکرد فتوکاتالیستی zif-67 و zn/co-zif در حذف آلاینده‌های آلی از پساب

با توجه به مشکلات محیط‌ زیستی ناشی از آلودگی منابع آبی با آلاینده‌های آلی، پژوهش در جهت ارائه روش‌های کارآمد برای حذف این آلاینده‌ها بسیار حائز اهمیت است. در این پژوهش استفاده از چارچوب‌های فلزی-آلی برای تصفیه فتوکاتالیستی پساب حاوی آلاینده آلی و عوامل موثر بر فرایند حذف آلاینده بررسی شد. با توجه به تخلخل بالا، گاف انرژی  و مقاومت حرارتی و شیمیایی مناسب، zif-67 انتخاب شد تا در حذف فتوکاتالیستی آلاینده‌های آلی از پساب استفاده شود. فتوکاتالیست zif-67 سنتز و شناسایی با آنالیز‌های xrd، ftir، bet، icp و uv-drs انجام شد. به‌منظور بررسی عملکرد فتوکاتالیستی zif-67، حذف فتوکاتالیستی متیلن‌بلو به‌عنوان آلاینده آلی مدل و تاثیر پارامترهای عملیاتی شامل دوز کاتالیست، غلظت آلاینده وph بررسی شد. به‌منظور بهبود عملکرد zif-67 اثر اضافه کردن فلز روی به ساختار بر فعالیت فتوکاتالیستی نیز بررسی شد. طبق نتایج bet، سطح ویژه کاتالیست حدود m2/g 1750 و قطر متوسط حفرات nm 1.59 است که بر اساس دسته‌بندی iupac ساختار سنتز شده در دسته میکروحفرات قرار می‌گیرد. با دوز کاتالیست به‌میزان 0.5 گرم بر لیتر حدود 68 درصد از متیلن‌بلو موجود در پساب با غلظت اولیه ppm 15 و زمان تابش 2 ساعت حذف شد. با اضافه کردن فلز روی و سنتز ساختار zn/co-zif علاوه بر شکل‌گیری بهتر کریستال‌ها، افزایش بازده حذف فتوکاتالیستی تا 79 درصد نیز مشاهده شد. همچنین افزایشph از 4 به 8 و دوز کاتالیست از 0.1 گرم بر لیتر به 1 گرم بر لیتر نیز باعث رسیدن بازده فرآیند به محدوده 90 درصد شد. هر دو ساختار zif-67 و zn/co-zif به‌عنوان فتوکاتالیست با افزایش ph و در محدوده بازی ph معادل 8 تا 12 عملکرد مناسب‌تری داشتند. اگرچه با افزایش دوز کاتالیست بازده افزایش می‌یابد اما کدورت ایجاد شده در مقدار بالا می‌تواند تاثیر منفی بر بازده بگذارد. نتایج مربوط به آنالیز گاف انرژی نشان داد که هر دو ساختار zif-67 و zn/co-zif می‌توانند تحت تابش نور مرئی فعال باشند و ممکن است بتوانند در حذف آلاینده‌های آب به‌کار روند.

The Study of Photocatalytic Performance of ZIF-67 and Zn/Co-ZIF for the Removal of Organic Pollutants from Wastewater

Due to environmental issues caused by pollution of water resources with organic pollutants, research to provide effective methods for removing these pollutants has received considerable attention. In the present work, the application of Metal Organic Frameworks for the photocatalytic treatment of wastewater containing organic pollutants was studied. Due to the high porosity, suitable band gap, good thermal and chemical stability, ZIF-67 was selected for photocatalytic removal of organic pollutants from wastewater. The ZIF-67 photocatalyst was synthesized and characterized by XRD, FTIR, BET, ICP and UV-DRS techniques. To study the photocatalytic activity of ZIF-67, degradation of methylene blue as an organic model compound has been performed and the effects of catalyst loading, dye concentration and pH on MB removal were studied. Also, the effect of zinc addition to ZIF-67 strucure on the performance of photocatalytic activity was studied. According to the BET results, the specific surface area of catalyst was measured about 1750 m2/g which indicates the high porous structure of ZIF-67. A catalyst loading of 0.5 g/L resulted in 68% removal of MB with initial concentration of 15 ppm after 2 hours of exposure. By addition of zinc to the structure, Zn/Co-ZIF was synthesized and not only showed better crystallization, but also photocatalytic activity increased to 79%. Also, increasing pH and catalyst loading resulted in higher removal efficiency. Both ZIF-67 and Zn/Co-ZIF structures exhibited higher activity in the basic environment (pH 812). Although increasing catalyst loading increases removal efficiency, it entails the increase of turbidity which could affect the removal efficiency inversely for higher values. Band gap measurements by UV-DRS analysis indicated that both ZIF-67 and Zn/ZIF-67 can be active under visible light irradiation, and hence may be applicable for degradation of organic pollutant in wastewater.