توصيفگر ها :
جذب , اكسيداسيون پيشرفته , هيدروكسيد دولايه‌اي آهن - موليبدن بر بستر زينك اكسيد , حذف رنگ , فاضلاب نساجي , فرآيند فوتوكاليستي , روش سطح پاسخ , طراحي مركب مركزي
چكيده فارسي :
استفاده انبوه از رنگ‌ها به‌منظور استفاده در صنايع مختلف مانند چرم، پلاستيك، كاغذ، لوازم آرايشي، چاپ و دارو، موجب ورود اين دسته آلاينده‌ها به محيط‌زيست و منابع آبي شده و مشكلات و بيماري‌هاي بسياري را براي گياهان، آبزيان، حيوان‌ها و انسان‌ها به وجود آورده است. فرآيندهاي تصفيه بيولوژيكي باتوجه‌به پيچيده و مقاوم‌بودن ساختار رنگ‌ها در مقايسه با ديگر روش‌هاي حذف رنگ مطلوب نيست. ازاين‌رو امروزه در ميان فناوري‌هاي حذف رنگ، فرآيندهاي جذب و اكسيداسيون پيشرفته به‌عنوان روش‌هاي سبز و دوستدار محيط‌زيست، توجه زيادي را به سمت خود جلب كرده است. هدف اصلي اين پژوهش سنتز و بررسي خواص هيدروكسيد دولايه‌اي آهن - موليبدن بر بستر زينك اكسيد، جهت حذف رنگ از فاضلاب نساجي به‌وسيله فرآيندهاي جذب، فوتوفنتون و فوتوكاتاليستي هم‌زمان تحت تابش اشعه فرابنفش است. بدين منظور ابتدا نانو ميله‌هاي زينك اكسيد به وسيله روش هيدروترمال سنتز شده و سپس هيدروكسيدهاي دولايه‌اي آهن - موليبدن نيز با روش هيدروترمال روي بستر زينك اكسيد نشانده شدند. سپس ويژگي‌هاي ساختاري نانوكامپوزيت سنتز شده به‌وسيله‌ي آزمون‌هاي پراش پرتو ايكس (XRD)، طيفسنجي تبديل فوريه مادون‌قرمز (FT-IR)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (FE-SEM)، مغناطيس‌سنجي نمونه ارتعاشي (VSM)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM)، طيفسنجي فرابنفش و مرئي انعكاسي (DRS)، طيفسنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDX)، نقشه‌عنصري (MAP) و آزمون اندازه‌گيري سطح ويژه (BET) شناسايي شدند. سپس آزمايش‌هاي مقدماتي به‌منظور تعيين دامنه متغيرهاي مؤثر pH، زمان تماس، مقدار جاذب فوتوكاتاليستي و مقدار اكسيدكننده انجام پذيرفت. در ادامه با استفاده از نرم‌افزار Design Expert 13، متغيرهاي مؤثر pH ، زمان تماس، مقدار جاذب فوتوكاتاليستي و مقدار اكسيدكننده با روش سطح پاسخ طراحي مركب مركزي (CCD) بهينه شده و نمودارهاي سطح پاسخ و هم‌نگاشت براي بررسي اثر متقابل بين پارامترها استفاده شدند. داده‌هاي به‌دست‌آمده از نتيجه‌هاي آزمايشگاهي با نتيجه‌هاي پيش‌بيني شده با نرم‌افزار مطابقت مطلوبي داشت و تمامي داده‌ها از مدل درجه دو مربعي پيروي كردند. نزديكي مقدار R2 داده‌ها به R2 تعديل و پيش‌بيني شده، دلالت بر صحيح بودن مدل انتخاب شده داشته و نشانگر مناسب‌بودن طراحي مركب مركزي به‌كاررفته براي بهينه‌سازي متغيرها جهت حذف رنگ است. همچنين سينتيك واكنش جذب فوتوكاتاليستي از نوع درجه دوم به دست آمد. در نهايت، مقادير بهينه براي سنجش ميزان بازده حذف رنگ از فاضلاب نساجي مورد بررسي قرار گرفت. ميزان بازده حذف رنگ 98 درصد از فاضلاب نساجي كارخانه‌ي پتوي گلبافت، در شرايط بهينه 3/1 = pH، زمان تماس 156 دقيقه، مقدار 0/75 گرم در ليتر كامپوزيت Fe-Mo LDH/ZnO و 0/095 مولار سديم پرسولفات در حضور تابش دو لامپ فرابنفش 30 واتي به دست آمد.
چكيده انگليسي :
The extensive use of dyes for various industries such as leather, plastic, paper, cosmetics, printing, and medicine has led to the introduction of these pollutants into the environment and water bodies, causing numerous issues and diseases for plants, aquatic life, animals, and humans. Biological treatment processes are less effective due to the complex and resistant nature of dye structures, making them less preferable compared to other color removal methods. As a result, advanced oxidation and adsorption processes have gained significant attention among dye removal technologies due to their environmentally friendly nature. The primary objective of this research is to synthesize and study the properties of Fe-Mo layered double hydroxide on a zinc oxide substrate for color removal from textile wastewater using absorption, photo-Fenton, and photocatalytic processes simultaneously under UV radiation. For this purpose, zinc oxide nanorods were initially synthesized using a hydrothermal method, followed by the hydrothermal synthesis of Fe-Mo layered double hydroxides on the zinc oxide substrate. The structural characteristics of the synthesized nanocomposite were analyzed using X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), vibrating sample magnetometry (VSM), transmission electron microscopy (TEM), ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), elemental surface mapping (MAP), and specific surface area measurement analysis (BET). Subsequent preliminary experiments were conducted to determine the effective range of variables including pH, contact time, photocatalyst dosage, and oxidizing agent quantity. Design Expert 13 software was used to optimize these variables through central composite design (CCD) response surface methodology, and response surface and contour diagrams were employed to explore parameter interactions. The experimental data closely aligned with the software's predicted results, confirming the adequacy of the quadratic model and the suitability of the central composite design for optimizing color removal variables. Additionally, second-order kinetics were observed for the photocatalytic absorption reaction. Finally, optimal values for assessing color removal efficiency from textile wastewater were investigated. A dye removal efficiency of 98 % was achieved from the textile wastewater of Golbaft blanket factory under optimal conditions: pH of 3.1, contact time of 156 minutes, Fe-Mo LDH/ZnO composite amount of 0.75 g/L, and 0.095 M sodium persulfate, in the presence of two 30-watt UV lamps.
