23889

CHE.ENG2 331

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي - محيط زيست

فني و مهندسي

1403/02/29

81 ص.

مهرداد فرهاديان اصفهاني , عليرضا سليماني نظر

محبوبه حاجي علي

آميزه ZBO/ZIF-67 , تتراسايكلين , فوتوكاتاليست سبز , فوتوراكتور پايا، فوتوراكتور بستر ثابت لايه نازك , بستر شيشه رسانا

در اين پژوهش، فوتوكاتاليست ZBO/ZIF-67 با رويكرد سنتز بر مبناي حلال در دماي محيط، براي حذف آلاينده¬ي تتراسايكلين از محلول آبي سنتز شد. سنتز موفق فوتوكاتاليست¬ها با استفاده از آزمون¬هاي XRD، FT-IR، FE-SEM، TEM و EDS بررسي و تاييد شد. با بررسي نتايج به دست آمده از آزمون-هاي PL و UV-Vis DRS آميزه فوتوكاتاليستي ZBO/ZIF-67 عملكرد فوتوكاتاليستي بهتري در مقايسه با فوتوكاتاليست¬هاي خالص ZBO و ZIF-67 از خود نشان داد. پس از انجام آزمايش¬هاي غربالگري، آميزه ZBO/ZIF-67 (10%) به عنوان آميزه بهينه با بيشترين درصد حذف آلاينده شناخته شد. در شرايط ناپيوسته، عوامل عملياتي اثرگذار در مقادير pH برابر با 5، نسبت بارگيري فوتوكاتاليست به آلاينده برابر با 10 ميلي¬گرم فوتوكاتاليست بر ميلي¬گرم آلاينده، شدت تابش 1/11 ميلي¬وات بر سانتي¬متر مربع و زمان تابش 90 دقيقه، بهينه شدند و با استفاده از آميزه مورد نظر 4/90% آلاينده تتراسايكلين از محلول آبي حذف شد. سينتيك حذف آلاينده در فرايند فوتوكاتاليستي با واكنش شبه مرتبه اول مطابقت داشت. در شرايط پيوسته،آميزه ZBO/ZIF-67(10%) به روش قطره¬اي بر بستر شيشه رسانا لايه¬نشاني شد و در شرايط بهينه فرايندي به 8/94% بازده حذف تتراسايكلين رسيد. در حضور فوتوكاتاليست بسترنشاني¬شده، اثر عوامل فرايندي بر بازده حذف تتراسايكلين با استفاده از روش رويه پاسخ بهينه¬سازي شد. عوامل موثر بر فرايند حذف فوتوكاتاليستي تتراسايكلين مورد بررسي قرار گرفتند و شرايط بهينه فرايندي در مقادير pH برابر با 5، نسبت آلاينده به فوتوكاتاليست (mgTC/L)/(mgCat/cm2glass) 12، شدت تابش 1/11 ميلي¬وات بر سانتي¬متر مربع و دبي جريان 2 ميلي¬ليتر بر دقيقه تعيين شد. در شرايط بهينه فرايندي در حالت تعليقي، فوتوكاتاليست ZBO/ZIF-67(10%) پس از 90 دقيقه به 93% حذف TOC رسيد. هم¬چنين، فوتوكاتايست تثبيت¬شده در سامانه¬ي پيوسته بستر ثابت لايه نازك پس از 120 دقيقه به 95% حذف TOC در حالت بهينه رسيد. آزمايش¬هاي پايداري فوتوكاتاليست انجام شد و با توجه به نتايج حاصل از آن، فوتوكاتاليست تعليق¬شده تا 5 چرخه و فوتوكاتاليست تثبيت¬شده تا 7 چرخه (14 ساعت) پايداري و عملكرد مناسبي در حذف تتراسايكلين نشان دادند.

ZBO/ZIF-67 composite,r, , Tetracycline , Green photocatalyst , Continuous photoreactor , Thin film fixed-bed photoreactor , Conductive glass substrate

Photocatalytic degradation of tetracycline from contaminated water by using of zinc bismuth oxide/ZIF-67 heterojunction based on conductive glass in a thin film fixed-bed photoreactor

مهندسي شيمي

In this study, a novel ZBO/ZIF-67 photocatalyst was synthesized using a solvent-based synthesis approach at ambient temperature to degrade tetracycline. The successful synthesis of photocatalysts was investigated and confirmed using XRD, FT-IR, FE-SEM, TEM, and EDS analyses. Through PL and UV-Vis DRS analyses, the ZBO/ZIF-67 composite exhibited superior photocatalytic performance compared to pure ZBO and ZIF-67 photocatalysts. The optimum mass ratio of the composite components was determined to be ZBO/ZIF-67 (10%). The influence of operational factors was studied and optimized in a suspension system using the RSM-CCF method. Parameters such as pH = 5, the ratio of photocatalyst load to tetracycline (L/TC) =10 mgCat/mgTC, and visible light radiation density = 11.1 mW/Cm2 were investigated in suspension with discontinuous flow, achieving a desired composite capable of 90.4% degradation of tetracycline. The kinetics of pollutant removal in the photocatalytic process followed a pseudo-first-order reaction. In continuous conditions, the ZBO/ZIF-67 (10%) composite was coated on ITO conductive glass substrate using a dropwise method. Operational factors for the photocatalytic removal of tetracycline were investigated using the RSM-CCF method. The optimal process conditions were determined to be pH = 5, the ratio of pollutant to photocatalyst (TC/L) = 12 (mgTC/L)/(mgCat/cm² glass), radiation intensity = 11.1 mW/cm², and flow rate = 2 mL/min in a fixed bed thin film photoreactor. The operational factors of photocatalytic removal of tetracycline were investigated by RSM-CCF method and the optimal process conditions were pH = 5, the ratio of pollutant to photocatalyst (TC/L) = 12 (mgTC/L)/(mgCat/cm2glass), radiation intensity = 11.1 mW/cm2 flow rate = 2 mL/min in a fixed bed thin film photoreactor. Under optimal process conditions, the efficiency of tetracycline removal reached 94.8%. Under optimal suspension process conditions, the ZBO/ZIF-67 (10%) photocatalyst achieved 93% TOC removal after 90 minutes. Additionally, the immobilized photocatalyst in the continuous system reached 95% TOC removal in the optimal state after 120 minutes The stability tests were performed and according to the results, the suspended photocatalyst maintained good performance for up to 5 consecutive cycles, while the immobilized photocatalyst performed well for up to 7 consecutive cycles (14 hours) in removing tetracycline.

5