نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• ساناز خمر ¹
• نجمه زینلی پور ²

¹ دانشگاه شهید باهنر کرمان

² دانشکده کشاورزی ، دانشگاه شهید باهنر کرمان

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 نرم افزار طراحی آزمایش‌ها (DOE) به روش پاسخ سطح (RSM) و طرح مرکب مرکزی (CCD) انجام گردید. متغیرهای مورد مطالعه در فرایند مذکور شامل pH، دوز کاتالیست، غلظت H2O2 و زمان تماس با نور UV بودند که اثر ترکیبی هر 4 متغیر به طور 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 موفقیت آمیز شکل گرفته است. طبق نتایج به‌دست آمده در این مطالعه، بالاترین کارایی فرایند سونوفتوکاتالیستی در 4=pH، غلظت H2O2 8 میلی‌لیتر بر لیتر، دوز کاتالیست 3/2 گرم بر لیتر و زمان 93 دقیقه با نرخ حذف 83 درصد به‌دست آمد. در بین پارامترهای مورد بررسی، pH و زمان بیشترین تاثیر را در نرخ حذف فنل داشتند. قابلیت استفاد مجدد از کاتالیست طی 5 مرحله فرایند چرخه 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 و بنابراین سیستم‌های هیبریدی می‌توانند به عنوان یک تکنولوژی امیدبخش در فرآیندهای تصفیه آب و فاضلاب به‌کار روند.

کلیدواژه‌ها

• فنل
• کاتالیست
• فرایند سونوفتوکاتالیستی
• روش پاسخ سطح

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 ¹
• Najme Zeinalipour ²

¹ Judgment

² Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar university of kerman

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 and therefore hybrid systems can be used as a promising technology in water and wastewater treatment processes.

کلیدواژه‌ها [English]

• phenol
• Catalyst
• sonophotocatalytic process
• response surface method