پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 161 |
| تعداد شماره‌ها | 6,572 |
| تعداد مقالات | 71,031 |
| تعداد مشاهده مقاله | 125,500,974 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 98,764,144 |
کاربرد روش سطح پاسخ در بهینه‌سازی فرآیند سونوفتوکاتالیستی حذف فنل از محلول‌های آبی | ||
| نشریه محیط زیست طبیعی | ||
| دوره 77، شماره 1، اردیبهشت 1403، صفحه 95-105 اصل مقاله (1009.45 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jne.2023.364956.2596 | ||
| نویسندگان | ||
| ساناز خمر* ؛ نجمه زینلی پور | ||
| دانشکدة کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران. | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش مجموعه‌ای از آزمایش‌های ناپیوسته در راستای تخریب سونوفتوکاتالیستی فنل با استفاده از نانوکامپوزیت مغناطیسی Fe3O4@SiO2@TiO2 از محلول‌های آبی با استفاده از تکنیک طراحی آزمایش‌ها (DOE) به روش سطح پاسخ (RSM) و طرح مرکب مرکزی (CCD) انجام گردید. متغیرهای مورد مطالعه در فرآیند مذکور شامل pH، دوز کاتالیست، غلظت H2O2 و زمان تماس با نور UV بودند که اثر ترکیبی هر 4 متغیر به‌طور همزمان به‌منظور بهینه‌سازی حداکثر حذف فنل مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین نتایج آنالیز‌های میکروسکوپی الکترون روبشی (SEM) و میکروسکوپی الکترون عبوری (TEM) نشان داد که فتوکاتالیست تولید شده دارای ابعاد نانو است و ساختار هسته-پوسته موفقیت‌آمیز شکل گرفته است. طبق نتایج به‌دست آمده در این مطالعه، بالاترین کارایی فرآیند سونوفتوکاتالیستی در 4=pH، غلظت H2O2 8 میلیلیتر بر لیتر، دوز کاتالیست 2/3 گرم بر لیتر و زمان 93 دقیقه با نرخ حذف 83 درصد به دست آمد. در بین پارامترهای مورد بررسی، pH و زمان بیشترین تأثیر را در نرخ حذف فنل داشتند. قابلیت استفاد مجدد از کاتالیست طی 5 مرحلة فرآیند چرخة بازیابی به 66 درصد رسید. یافته‌های تجربی نشان داد که استفاده از کاتالیست Fe3O4@SiO2@TiO2 در حضور امواج فراصوت، اثر افزایشی در تجزیه فتوکاتالیستی فنل دارند. بنابراین سیستم‌های هیبریدی می‌توانند به‌عنوان یک تکنولوژی امیدبخش در فرآیندهای تصفیة آب و فاضلاب بکار روند. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| روش سطح پاسخ؛ فنل؛ فرآیند سونوفتوکاتالیستی؛ کاتالیست | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Application of response surface methodology to optimize the sonophotocatalytic process for the removal of phenol from aqueous solution | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Sanaz Khammar؛ Najme Zeinali Pour | ||
| Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University, Kerman, Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| In this research, a series of discontinuous experiments were carried out in the direction of sonophotocatalytic degradation of phenol using Fe3O4@SiO2@TiO2 magnetic nanocomposite from aqueous solution by using Design of Experiments (DOE) software based response surface method (RSM) in central composite design (CCD). The variables studied in the mentioned process included pH, catalyst dose, H2O2 concentration, and contact time with UV light, and the combined effect of all 4 variables were investigated simultaneously in order to optimize the maximum removal of phenol. Also, the results of scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) analysis showed that the produced photocatalyst has nano dimensions and that the core-shell structure has been successfully formed. According to the results obtained in this study, the highest efficiency of the sonophotocatalytic process was obtained at pH = 4, H2O2 concentration 8 ml/liter, catalyst dose 2.3 g/liter and time 93 minutes with a removal rate of 83%. Among the investigated parameters, pH and time had the greatest effect on the phenol removal rate. The reusability of the catalyst reached 66% during 5 stages of the recovery cycle process. Experimental findings showed that the use of Fe3O4@SiO2@TiO2 catalyst in the presence of ultrasound waves has an increasing effect in the photocatalytic decomposition of phenol. Therefore hybrid systems can be used as a promising technology in water and wastewater treatment processes. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Catalyst, Phenol, Response surface method, Sonophotocatalytic process | ||
| مراجع | ||
|
Al-Musawi, T.J., Rajiv, P., Mengelizadeh, N., Ibrahim, A.M., Balarak, D., 2021. Development of sonophotocatalytic process for degradation of acid orange 7 dye by using titanium dioxide nanoparticles/graphene oxide nanocomposite as a catalyst. Journal of Environmental Management 292(5), 112777-112790. Akhavan, A., Dalali, N., 2017. Removing aromatic organic compounds of Phenol and Furfural from petroleum refinery wastewater using electron Beams. Journal of Nuclear Science and Technology 38(2), 35-43. Aghajari, N., Habibollah, Y., Bahramifar, N., Ghasemi, Z., 2017. Photocatalytic removal of Reactive Red 198 from Aqueous Solution using titanium dioxide photocatalyst supported on FeZSM-5 zeolite. Journal of Mazandaran University of Medical Science 27(150), 137-157. Esrafili, A., Salimi, M., Gholami, M., Farzadkia, M., 2018. Photocatalytic removal of Metronidazole from aquatic environment using g - C3 N4 -TiO2. Journal of Health System Research 14(3), 403-409. Gote, Y.M., Sinhmar, P.S., Gogate, P.R., 2023. Sonocatalytic degradation of Chrysoidine R Dye using ultrasonically synthesized NiFe2O4. Catalysts 13(3), 597-612. Kodavatiganti, S., Bhat, A.P., Gogate, P.R., 2021. Intensified degradation of acid violet 7 Dye using ultrasound combined with Hydrogen Peroxide, Fenton, and Persulfate. Separation and Purification Technology 279(15), 11967 -119688. Karim, A.V., Shriwastav, A., 2020. Degradation of ciprofloxacin using photo, sono, and sonophotocatalytic oxidation with visible light and low-frequency ultrasound: Degradation kinetics and pathways. Chemical Engineering 392(17), 124853-124868. Khodabakhsh, S., Taghavi. L., Alaie, E., Samiee, L., 2020. Removal of polluting Phenol out of aqueous solutions with the aid of nanocomposites of TiO2/SBA-15 and using Response Surface Methodology. Journal of Environmental Sciences and Technology 10(101), 237-250. Khammar, S., Bahramifar, N., Younesi, H., 2020. Optimization using the response surface methodology for adsorption of polychlorinated biphenyls (PCBs) from transformer oil by magnetic CMCD-Fe3O4@SiO2 nanoparticles. Materials Chemistry and Physics 252(1), 123195-123208. Khammar, S., Bahramifar, N., Younesi, H., 2020. Preparation and surface engineering of CM-β-CD functionalized Fe3O4@TiO2 nanoparticles for photocatalytic degradation of polychlorinated biphenyls (PCBs) from transformer oil. Journal of Hazardous Materials 394(1), 122422-122442. Lirong, M., Jianjun, S., Ming, Z. & Jie, H. 2014. Synthesis of magnetic sonophotocatalyst and its enhanced biodegradability of organophosphate pesticide. Bulletin of the Korean Chemical Society 35(11), 3521-3526. Lin, M., Huan, H., Liu, Z., Liu, Y., Ge, J., Fang, Y., 2013. Growth–dissolution–regrowth transitions of Fe3O4 nanoparticles as building blocks for 3D magnetic nanoparticle clusters under hydrothermal conditions. Langmuir 29(49), 15433-15441. Monteagudo, J.M., Durán, A., Latorre, J., Expósito, A.J., 2015. Aplication of activated persulfate for removal of intermediates from antipyrine wastewater degradation refractory towards hydroxyl radical. Journal of Hazardous Materials 306(5), 77-86. Sheikhmohammadi, A., Asgari, E., Nourmoradi, H., Fazli, M.M., Yeganeh, M., 2021. Ultrasound-assisted decomposition of metronidazole by synthesized TiO2/Fe3O4 nanocatalyst: Influencing factors and mechanisms. Journal of Environmental Chemical Engineering 9(5), 105844-105859. Shojaei, A., Nateri, A., Ghomashpasand, M., 2017. Magnetically recyclable Fe/TiO2@Fe3O4 Nano-composites toward degradation of direct blue 71 under visible light irradiation. Micro & Nano Letters 12(1), 161-165. Safari, G., Hoseini, M., Seyedsalehi, M., 2015. Photocatalytic degradation of tetracycline using nanosized titanium dioxide in aqueous solution. International Journal of Environmental Science and Technology 12(603), 603 -616. Thongkrua, S., Ratanatamskul, C., 2011. Simultaneous removal of lignin and 2, 4 -Dichlorophenol in pulp and paper mill wastewater using a supervibration -photocatalytic reactor. Modern Applied Science 5(2), 1-9. Vinesh, V., Shaheer, A.R.M., Neppolian, B., 2019. Reduced graphene oxide (rGO) supported electron deficient B-doped TiO2 (Au/B-TiO2/rGO) nanocomposite: An efficient visible light sonophotocatalyst for the degradation of Tetracycline (TC). Ultrasonics Sonochemistry 50(9), 302-310. Wang, J., Zheng, S., Shao, Y., Liu, J., Xu, Z., Zhu, D., 2010. Amino-functionalized Fe3O4@ SiO2 core–shell magnetic nanomaterial as a novel adsorbent for aqueous heavy metals removal. Journal of Colloid and Interface Science 349(1), 293-299. Yohi, S., Wu, C.M., 2022. Koodali R.T., A Kinetic study of Photocatalytic degradation of Phenol over Titania–Silica Mixed Oxide Materials under UV Illumination. Catalysts 12(2), 193-210. Yingying, Y., Zhen, H.e., 2023. Phenol degradation in iron-based advanced oxidation processes through ferric reduction assisted by molybdenum disulfide. Chemosphere 312(1), 137278-137293. Zhang, H., Han, X., Yu, H., Zou, Y., Dong, X., 2019. Enhanced photocatalytic performance of boron and phosphorous co-doped graphitic carbon nitride nanosheets for removal of organic pollutants. Separation and Purification Technology 226(1), 128-137. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 298 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 173 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب