بررسی حذف کاتکول از محیط های آبی توسط روش ازناسیون کاتالیزوری با نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن دوپ شده با سیلیس و تیتانیوم دی اکسید: مطالعه سینتیکی

سابقه و هدف: کاتکول ترکیب آلی حلقوی با سمیت بالا است که در صنایع پتروشیمی، داروسازی و تولید آفت کش کاربرد دارد و در صورت تخلیه به محیط زیست، اثرات نامطلوبی بر سلامت انسان و محیط زیست می گذارد. هدف از این مطالعه حذف کاتکول توسط روش ازناسیون کاتالیزوری با نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن دوپ شده با سیلیس و تیتانیوم دی اکسید از محیط های آبی بود. مواد و روش ها: در این مطالعه بنیادی-کاربردی، ابتدا نانوذرات مغناطیسی Fe۳O۴@SiO۲@TiO۲ با روش سل ژل سنتز شد. جهت تعیین مشخصات نانوذرات از آزمایش XRD، SEM و EDX استفاده گردید. سپس تاثیر پارامترهایی چون تاثیر pH محلول (۱۰-۲)، زمان واکنش (۶۰-۰ دقیقه)، دوز کاتالیست (۳-۲/۰ گرم در لیتر)، غلظت اولیه کاتکول (۱۰۰۰-۵۰ میلی گرم در لیتر)، آزمایش بازیافتی (۷ مرتبه)، تعیین میزان معدنی سازی و تاثیر بدام انداز رادیکال بر کارایی حذف مورد بررسی قرار گرفت. غلظت باقیمانده کاتکول با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا در طول موج ۲۷۵ نانومتر اندازه گیری شد. یافته ها: pH بهینه برای فرایند ازن زنی کاتالیزوری برابر با ۸ تعیین گردید. حداکثر کارایی فرآیند در شرایط بهینه (غلظت کاتکول ۱۰۰۰ میلی گرم در لیتر، ۸=pH، دوز کاتالیست ۳ گرم در لیتر و دوز ازن ۳۸/۰ گرم بر ساعت) پس از زمان تماس ۶۰ دقیقه، برابر با ۱۰۰ درصد تعیین گردید. سینتیک تجزیه کاتکول از مدل درجه یک پیروی کرد. میزان معدنی سازی پس از پایان زمان واکنش ۵/۹۱درصد تعیین گردید. قابلیت استفاده مجدد کاتالیست تا ۷ مرتبه با کاهش راندمان حدود ۴ درصد را داراست و بدام انداز رادیکال (۱ گرم بر لیتر ترت بوتانول) راندمان حذف کاتکول را ۱۶/۴ درصد کاهش می دهد. استنتاج: فرایند ازن زنی کاتالیزوری با استفاده از نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن دوپ شده با سیلیس و تیتانیوم دی اکسید در pH قلیایی به طور موثری، غلطت های بالای کاتکول را حذف می نماید.

کلیدواژه ها:

catalytic ozonation ، Fe۳O۴@SiO۲@TiO۲ ، catechol ، ازن زنی کاتالیزوری ، نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن دوپ شده با سیلیس و تیتانیوم دی اکسید ، کاتکول