تخریب فتوکاتالیستی پساب حاوی رنگ نساجی آبی-اسید 92 با اکسید تنگستن آلایش شده با پالادیم بر بستر گرافن

با پیشرفت تکنولوژی و گسترش صنایع، آلودگی‌های محیط‌زیستی در حال افزایش است. تنوع و گستردگی کاربرد انواع مواد شیمیایی در صنایع مختلف مانند نساجی و کشاورزی و در نهایت ورود پسماندهای این صنایع به محیط‌زیست تهدیدی جدی برای اکوسیستم‌های آبی است. روش‌های اکسیداسیون پیشرفته‌ بر پایه تولید گونه‌های فعال مانند رادیکال‌های هیدروکسیل می‌توانند دسته وسیعی از آلودگی‌ها را به‌طور غیرانتخابی تخریب کنند. در میان روش‌های اکسیداسیون پیشرفته،‌ فتوکاتالیست‌های ناهمگن که در آنها از نیمه‌هادی‌ها استفاده می‌شود، در تصفیه آبهای آلوده بسیار مورد توجه هستند. در این پژوهش، نانوریبون‌های اکسید تنگستن آلایش شده با نانوذرات پالادیم بر بستر گرافن به‌عنوان فتوکاتالیست برای تخریب رنگ نساجی آبیاسید 92 استفاده شدند. نانوریبون‌های wo3 به روش‌ حلال گرمایی بر بستر گرافن سنتز شدند و با نانوذرات پالادیم احیا شده به روش‌های مختلف آلایش شدند. تاثیر افزایش پالادیم و گرافن بر مورفولوژی سطح و فعالیت فتوکاتالیستی نانوریبون‌های wo3 با استفاده از تکنیک‌های پراش اشعه ایکس، تخلخل‌سنجیbet، میکروسکوپ روبشی الکترونی، تبدیل فوریه مادون قرمز، طیف‌سنجی بازتابی مرئی ماورابنفش، طیف‌بینی فوتوالکترون پرتو ایکس بررسی‌شد. نتایج حاصل از آنالیز تخلخل‌سنجیbet نشان داد که سنتز نانوریبون‌های اکسید تنگستن بر بستر گرافن اکساید و احیا فتوکاتالیست حاصله در اتمسفر هیدروژن باعث افزایش مساحت سطح فتوکاتالیست حاصله تا دو برابر شد. در ادامه، توانایی فتوکاتالیست ساخته شده در تخریب رنگ نساجی آبی اسید 92 در حضور نور مرئی بررسی شد و ثابت سرعت واکنش تخریب محاسبه شد. نتایج به‌دست آمده نشان ‌داد که نانوکامپوزیت‌ احیا شده در مجاورت گاز h2 در مقایسه با سایر نمونه‌ها دارای بیشترین سرعت تخریب رنگ min1 310 * 8 با کارایی 60 درصد است. این نانوکامپوزیت با داشتن مساحت سطح زیاد، جذب مولکول‌های واکنش‌دهنده رنگ را روی سایت‌های فعال سطح آسان می‌سازد، در نتیجه سرعت تخریب آلاینده جذب شده روی سطح فتوکاتالیست تا حدی زیادی افزایش می‌یابد. در نهایت مدل‌های سینیتیکی مختلف به‌منظور بررسی سینتیک واکنش استفاده شد و در هر مورد ضریب تعیین محاسبه شد. نتایج حاصله از تطابق داده‌های تجربی با معادلات مذکور نشان داد که سینتیک تخریب رنگ مطابق با مدل لانگمیر هینشلود، مکانیسم شبه‌درجه اول دارد.

Pd@WO3-Graphene as an Effective Visible-Light Photocatalyst for Degradation of Acid-Blue-92 Textile Dye

The fast growth of technology along with the expansion of industries has exacerbated environmental pollution. The diversity and broad application of various chemicals in the textile and agriculture industries, and eventually, the release of wastewater of such activities into the environment is a severe threat for aquatic ecosystems. Advanced oxidation methods based on the production of active species, such as hydroxyl radicals, nonselectively destroy a wide range of contaminants. Among the advanced oxidation methods, heterogeneous photocatalysts using semiconductors attracted a great deal of interest. In this project, Pd doped WO3 nanoribbons on a graphene substrate were prepared via the hydrothermal method and were used as photocatalysts to degrade a textile dye (Acid Blue 92). The effect of Pd and graphene incorporation on the surface properties, morphology, and photocatalytic activity of WO3 nanoribbons was investigated using XRD, BET, SEM, FTIR, DRS, and XPS techniques. The BET results demonstrated that the synthesis of WO3 nanoribbons on graphene oxide substrate and the reduction of obtained photocatalyst in the H2 atmosphere increased the surface area of the photocatalyst up to twice its normal size. In the next step, the ability of the photocatalyst to degrade blueacid 92 textile dye in the presence of visible light was investigated and the degradation rate was calculated. The results confirmed that the reduced nanocomposite in the presence of H2 atmosphere in comparison with other samples has the highest dye degradation rate of 9×103min1 with an efficiency of 60%. This nanocomposite, with its high surface area, facilitates the adsorption of dyemolecules on the active sites of the surface, thus greatly increasing the rate of degradation of the contaminant adsorbed on the photocatalyst surface. Eventually, different kinetic models were applied to investigate the reaction kinetics, and in each case, the correlation coefficient was calculated. The results of correlating the experimental data with the kinetics equations depicted that the dye degradation kinetics according to the LangmuirHinschlod model has a quasifirstorder mechanism.