تخریب فتوکاتالیستی و سونوکاتالیستی رنگ راکتیو قرمز 195 در حضور نانوذرات اکسید مس سنتز شده از عصاره دانه‌های اسپند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• رضا فکری ¹
• سید احمد میرباقری ²
• ابراهیم فتائی ³
• غلامرضا ابراهیم‌زاده رجائی ⁴
• لعبت تقوی ¹

¹ گروه علوم محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، ایران

² گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

³ گروه علوم و مهندسی محیط زیست، واحد اردبیل، دانشگاه آزاد اسلامی، اردبیل، ایران

⁴ گروه شیمی، واحد اردبیل، دانشگاه آزاد اسلامی، اردبیل، ایران

چکیده

در این پژوهش، برای حذف رنگ راکتیو قرمز 195 از پساب سنتتیک، از روش‌های اکسیداسیون فتوکاتالیستی و سونوکاتالیستی در حضور نانوذرات اکسید مس استفاده شد. ابتدا نانوذرات CuO با استفاده از عصاره بذر اسپند سنتز شد و صحت سنتز با آزمون‌های XRD، SEM، EDX، FTIR و TEM تأیید گردید. در ادامه، مکانیسم حذف رنگ توسط نانوذرات CuO با مدل‌های سینتیکی شبه درجه اول، شبه درجه دوم، الوویچ و نفوذ درون ذره‌ای مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت مشخص شدن تعادل حذف، از ایزوترم های لانگمویر، فروندلیچ و تمکین در شرایط تاریکی استفاده شد. نتایج نشان داد که متوسط اندازه نانوذرات CuO در حدود nm 33 و مورفولوژی نانوذرات کروی شکل است. حداکثر مقدار حذف رنگ در فرآیند فتوکاتالیستی در شرایط بهینه (4pH=، دوز نانوذرهg  1/0، غلظت رنگmg/L  20 و زمانmin  45) %86 و در فرآیند سونوکاتالیستی در شرایط بهینه (2pH=، دوز نانوذرهg  08/0، غلظت رنگmg/L  20 و زمانmin  45) %58 حاصل شد. با توجه به داده‌های تجربی حاصل از آزمایش و ضرایب همبستگی خطی، سینتیک واکنش در هر دو فرآیند فتوکاتالیستی و سونوکاتالیستی، بیشترین مطابقت را با مدل سینتیکی شبه درجه دوم دارد. همچنین نتایج نشان داد که ایزوترم لانگمویر با ضریب همبستگی خطی 964/0 برای توصیف فرآیند تعادلی حذف رنگ توسط نانوذرات اکسید مس در شرایط تاریکی مناسب‌ می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

• رنگ راکتیو قرمز 195
• حذف فتوکاتالیستی و سونوکاتالیستی
• ایزوترم
• سینتیک
• نانوذرات اکسید مس

20.1001.1.20086156.1401.14.51.6.3

---

مراجع

• D. Saratale, R.G. Saratale, S.K. Cho, G. Ghodake, R.N. Bharagava, Y. Park, S.I. Mulla, D.S. Kim, A. Kadam, S. Nair, Journal of Alloys and Compounds, 833, 2020, 155083.
• Iqbal, J. Jacob, A. Mahmood, K. Mehboob, K. Mahmood, A. Ali, T.H. Bukhari, M. Adrees, M. Ibrahim, M. Ahmad, Physica B: Condensed Matter, 588, 2020, 412210.
• Arshad, T. Bokhari, T. Javed, I. Bhatti, S. Rasheed, M. Iqbal, A. Nazir, S. Naz, M. Khan, M. Khosa, Journal of Materials Research and Technology, 9, 2020, 3168.
• Legrouri, E. Khouya, H. Hannache, M. El Hartti, M. Ezzine, R. Naslain, Chemistry International, 3, 2017, 301.
• H.C. Lacerda, F.C. Monteiro, J.R. Kloss, S.T. Fujiwara, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 388, 2020, 112084.
• S. Yusuff, L.T. Popoola, E.I. Aderibigbe, Journal of Environmental Chemical Engineering, 8, 2020, 103907.
• Renda, L. Goulart, C. Fernandes, L. Mascaro, J. De Aquino, R. Bertholdo, Journal of Environmental Chemical Engineering, 9, 2021, 104934.
• Dhiman, T. Mehta, A. Kumar, G. Sharma, M. Naushad, T. Ahamad, G.T. Mola, Advanced Powder Technology, 31, 2020, 4585.
• Yang, Z. Wu, Y. Yang, Y. Li, L. Zhang, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 119, 2021, 128.
• Zanias, Z. Frontistis, J. Vakros, O.S. Arvaniti, R.S. Ribeiro, A.M. Silva, J.L. Faria, H.T. Gomes, D. Mantzavinos, Ultrasonics sonochemistry, 64, 2020, 105045.
• Li, Z. Fan, L. Zhang, Y. Li, C. Chen, R. Zhao, W. Zhu, Journal of Solid State Chemistry, 269, 2019, 465.
• López, A. Ortíz, F. Muñoz-Muñoz, D. Dominguez, J.D. de León, J.E. Galindo, T. Hogan, S. Gómez, H. Tiznado, G. Soto–Herrera, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 150, 2021, 109869.
• Bansal, G.R. Chaudhary, S. Mehta, Chemical Engineering Journal, 280, 2015, 475.
• Gnanamozhi, V. Renganathan, S.M. Chen, V. Pandiyan, M.A. Arockiaraj, N.S. Alharbi, S. Kadaikunnan, J.M. Khaled, Ceramics International, 46, 2020, 18322.
• P. Rao, V.K. Ponnusamy, J.J. Wu, A.M. Asiri, S. Anandan, Journal of Environmental Chemical Engineering, 6, 2018, 6059.
• Rezaei-Aghdam, A. Shamel, M. Khodadadi-Moghaddam, G. Ebrahimzadeh Rajaei, S. Mohajeri, Asian Journal of Nanosciences and Materials, 4, 2021, 188.
• Rezaei-Aghdam, A. Shamel, M. Khodadadi-Moghaddam, G.E. Rajaei, S. Mohajeri, Research on Chemical Intermediates, 47, 2021, 1759.
• E. Rajaei, H. Aghaie, K. Zare, M. Aghaie, Research on Chemical Intermediates, 39, 2013, 3579.
• Safarkar, G. Ebrahimzadeh Rajaei, S. Khalili-Arjagi, Asian Journal of Nanosciences and Materials, 3, 2020, 157.
• K. Arjaghi, M.K. Alasl, N. Sajjadi, E. Fataei, G.E. Rajaei, Biological Trace Element Research, 199, 2021, 763.
• P. Kumar, M.L.D. Bhatlu, K. Sukanya, S. Karthikeyan, N. Jayan, Materials Today: Proceedings, 37, 2021, 3028.
• C. Mali, A. Dhaka, C.K. Githala, R. Trivedi, Biotechnology Reports, 27, 2020, e00518.
• Pakzad, H. Alinezhad, M. Nasrollahzadeh, Ceramics International, 45, 2019, 17173.
• Vaidehi, V. Bhuvaneshwari, D. Bharathi, B.P. Sheetal, Materials Research Express, 5, 2018, 085403.
• Ebrahimzadeh Rajaei, H. Aghaie, K. Zare, M. Aghaie, Journal of Physical & Theoretical Chemistry, 9, 2012, 137.
• Verma, V. Kumar, A. Katoch, Materials Science in Semiconductor Processing, 76, 2018, 55.
• Velsankar, V. Muthulakshmi, S. Sudhahar, Journal of Environmental Chemical Engineering, 8, 2020, 104123.
• Elango, M. Deepa, R. Subramanian, A. Mohamed Musthafa, Polymer-Plastics Technology and Engineering, 57, 2018, 1440.
• M. Mohammed, T.H. Mubark, R.M. Al-Haddad, International Journal of Applied Engineering Research, 13, 2018, 10559.
• Jamil, R. Abbasi, S. Abbasi, M. Imran, S.U. Khan, A. Ihsan, S. Javed, H. Bokhari, Frontiers in Microbiology, 7, 2016, 1580.
• Suresh, S. Karthikeyan, K. Jayamoorthy, Journal of Science: Advanced Materials and Devices, 1, 2016, 343.
• Renuga, J. Jeyasundari, A.S. Athithan, Y.B.A. Jacob, Materials Research Express, 7, 2020, 045007.
• A. Mohamed, Heliyon, 6, 2020, e03123.
• Aghajari, H. Yonesi, N. Bahramifar, Z. Ghasemi, Journal of Mazandaran University of Medical Sciences, 27, 2017, 137.
• Song, L. Chen, J. Hu, R. Richards, Nanotechnology, 20, 2009, 275707.
• Ebrahimzadeh Rajaei, A. Vojood, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering, 38, 2019, 91.
• A. Khattab, M.Y. Ghaly, L. Österlund, M.E. Ali, J.Y. Farah, F.M. Zaher, M. I. Badawy, Desalination and Water Treatment, 48, 2012, 120.
• K. Gupta, R. Chandra, I. Tyagi, M. Verma, Journal of Colloid and Interface Science, 478, 2016, 54.
• Li, X. Wang, H. Huo, Z. Li, J. Shi, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 587, 2020, 124322.
• Mohammadnia, A. Naghizadeh, Journal of Birjand University of Medical Sciences, 23, 2016, 29.
• E. Kartal, G.D. Turhan, Desalination and Water Treatment, 48, 2012, 199.
• Kakarndee, S. Nanan, Journal of Environmental Chemical Engineering, 6, 2018, 74.
• Fatimah, R. Nurillahi, I. Sahroni, G. Fadillah, B.H. Nugroho, A. Kamari, O. Muraza, Journal of Water Process Engineering, 37, 2020, 101418.
• Asadi, R. Nateghi, S. Nasseri, M. Mohammadiyan, H. Mohammadi, G. Bonyadinejad, Journal of Water and Wastewater; Ab va Fazilab, 23, 2012, 78.
• Zulfiqar, S. Sufian, N.E. Rabat, N. Mansor, Journal of Molecular Liquids, 308, 2020, 112941.
• Khalili Arjaghi, G. Ebrahimzadeh Rajaei, N. Sajjadi, M. Kashefi Alasl, E. Fataei, Journal of Health, 11, 2020, 397.
• Farghali, M. Bahgat, M. Khedr, Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences, 2, 2013, 61.
• H. Tran, A.H. Le, T.H. Pham, D.T. Nguyen, S.W. Chang, W.J. Chung, D.D. Nguyen, Science of the Total Environment, 725, 2020, 138325.
• Mishra, S. Sahoo, A. Debnath, K. Muthe, N. Das, P. Parhi, Advanced Powder Technology, 31, 2020, 4552.
• E. Rajaei, S. Khalili-Arjaghi, E. Fataei, N. Sajjadi, M. Kashefi-Alasl, Comptes Rendus. Chimie, 23, 2020, 563.
• M. Naghizade Asl, N.M. Mahmodi, P. Teymouri, B. Shahmoradi, R. Rezaee, A. Maleki, Desalination and Water Treatment, 57, 2016, 25278.