شماره ركورد
26155
شماره راهنما
CHE.ENG2 359
عنوان
حذف تتراسايكلين از آب آلوده توسط فوتوراكتور سلول سوختي با نانو كامپوزيت چند جزئي Fe2WO6/g-C3N4/ZIF-67 بر پايه شيشه رسانا و اكسيد مس بر پايه توري مسي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي - محيط زيست
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1405/11/07
صفحه شمار
179 ص.
استاد راهنما
مهرداد فرهاديان اصفهاني , عليرضا سليماني نظر
كليدواژه فارسي
Fe2WO6/g-C3N4/Bimetallic ZIF(Co-Zn) , پيل سوختي فوتوكاتاليستي , فوتوراكتور لايه نازك بستر ثابت , تتراسايكلين , فوتوآند , فوتوكاتد
چكيده فارسي
در اين پژوهش، آميزه دوجزئي بهنيه Fe2WO6(30%)/g-C3N4(70%) و آميزه سهجزئي بهينه Fe2WO6(27%)/g-C3N4(63%)/BimetallicZIF(Co/Zn)(10%)(FCZ10%)، به روش آبگرمايي سنتز و توسط آزمونهاي XRD،UV-Vis DRS، FTIR، PL، BET، SEM، EDX،TEM، VSMو TGA مشخصهيابي شدند. آميزه بهينه سهجزئي با نوار انرژي eV 84/1 سبب افزايش كارايي فوتوكاتاليستي براي تخريب تتراسايكلين شد. اثر عوامل فرآيندي همچونpH، غلظت آلاينده، بارگيري فوتوكاتاليست و چگالي تابش نور در حالت دوغابي با جريان ناپيوسته بررسي شد. شرايط عملياتي شامل غلظت تتراسايكلين برابر با 20 ميليگرم بر ليتر، ميزان بارگذاري كاتاليست معادل 0٫3 گرم بر ليتر، pH برابر 7 و شدت تابش 600 وات بر مترمربع بهعنوان شرايط بهينه تعيين شدند. سينتيك جذب، همدماي جذب و سينتيك تخريب براي فوتوكاتاليست FCZ10% به ترتيب سينتيك شبه مرتبه اول، همدماي لانگموير و سينتيك شبه مرتبه اول به عنوان دقيق ترين برازش شناخته شد. فوتوكاتاليست FCZ10% در حالت دوغابي پس 120 دقيقه در شرايط بهينه به حذف 87% COD و 79% TOC رسيد. پس از لايه نشاني موفق اين فوتوكاتاليست بر روي شيشه رسانا به روش قطرهاي، با تعميم pH بهينه از حالت دوغابي به حالت جريان پيوسته اثر عوامل فرآيندي همچون شدت تابش، غلظت آلاينده و دبي جريان سيال درون فوتوراكتور سلول سوختي بررسي شد. در اين حالت در شرايط بهنيه شامل غلظت آلاينده 20 ميليگرم در ليتر، شدت تابش 300 وات بر متر مربع و دبي جريان 5/0 ميلي ليتر بر دقيقه به بازده حذف 3/96 درصدي تتراسايكلين و توليد جريان الكتريسيته 167ميكروآمپر بر سانتي متر مربع رسيد. حداكثر توان 58 ميكرووات بر سانتيمترمربع، جريان اتصال كوتاه 169 ميكروآمپر برسانتيمتر مربع و ولتاژ مدار باز 08/1 ولت به دست آمد. نتايج حاصل از آزمونهاي پايداري و قابليت بازيابي فوتوكاتاليست نشان داد كه اين كاتاليست در شرايط دوغابي تا پنج چرخه متوالي و در حالت تثبيتشده بر روي بستر، تا 22 ساعت، از پايداري مطلوبي برخوردار است. علاوه بر اين، نتايج حاصل از آزمون ICP‑MS نشان داد كه فوتوكاتاليست سنتزشده از نظر زيستمحيطي ايمن بوده و در دسته فوتوكاتاليستهاي سبز قرار ميگيرد.
كليدواژه لاتين
Fe₂WO₆/g‑C₃N₄/Bimetallic ZIF(Co‑Zn) , Photocatalytic fuel cell , Thin‑film fixed‑bed photoreactor , Tetracycline , Photoanode , Photocathode
عنوان لاتين
Removal of Tetracycline from polluted water by fuel cell photoreactor with multicomponent nanocomposite Fe2WO6/g-C3N4/ZIF-67 based on conductive glass and copper oxide supported on copper mesh
گروه آموزشي
مهندسي شيمي
چكيده لاتين
In this study, the optimized binary composite Fe₂WO₆(30%)/g‑C₃N₄(70%) and the optimized ternary composite Fe₂WO₆(27%)/g‑C₃N₄(63%)/Bimetallic ZIF(Co/Zn)(10%) (denoted as FCZ10%) were synthesized via a hydrothermal method and characterized using XRD, UV‑Vis DRS, FTIR, PL, BET, SEM, EDX, TEM, VSM, and TGA analyses. The optimized ternary composite, with a band gap energy of 1.84 eV, demonstrated an enhanced photocatalytic performance for tetracycline degradation. The influences of operational parameters such as pH, pollutant concentration, photocatalyst loading, and light intensity were investigated in a batch slurry reactor. The optimal operating conditions were determined as a tetracycline concentration of 20 mg L⁻¹, photocatalyst dosage of 0.3 g L⁻¹, pH = 7, and light intensity of 600 W m⁻². Kinetic and isotherm studies revealed that the adsorption kinetics followed a pseudo‑first‑order model, the adsorption isotherm fitted the Langmuir model, and the degradation kinetics also followed a pseudo‑first‑order equation. Under optimal slurry-phase conditions, the FCZ10% photocatalyst achieved 87% COD and 79% TOC removal after 120 minutes. Subsequently, following the successful drop‑casting deposition of this photocatalyst on a conductive glass substrate, the optimized pH obtained from slurry experiments was applied to the continuous‑flow mode. The effects of light intensity, pollutant concentration, and fluid flow rate were investigated in a photofuel cell reactor. Under the optimized conditions, tetracycline concentration of 20 mg L⁻¹, light intensity of 300 W m⁻², and flow rate of 0.5 mL min⁻¹, a tetracycline removal efficiency of 96.3% and a photocurrent density of 167 µA cm⁻² were achieved.The maximum power density reached 58 µW cm⁻², with a short‑circuit current of 169 µA cm⁻² and an open‑circuit voltage of 1.08 V. Stability and recyclability tests revealed that the photocatalyst maintained satisfactory performance for up to five consecutive cycles in the slurry system and remained stable for 22 hours in the immobilized (fixed‑bed) configuration. Furthermore, ICP‑MS analysis confirmed that the synthesized photocatalyst is environmentally benign, classifying it as a green photocatalyst.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
169088
نويسنده