بررسی حذف فتوکاتالیستی کروم شش ظرفیتی در حضور نانوذرات اکسید روی از محلولهای آبی

مقدمه و اهمیت موضوع: باتوجه به استفاده روزافزون از کروم در صنایع شیمیایی، آبکاری فلزات، دباغی چرم و فرآیندهای رنگرزی آلودگی آب با کروم به یک مشکل قابل توجه تبدیل شده است. کروم شش ظرفیتی((Cr(VI) به عنوان یک ماده سمی برای موجودات آبزی، حیوانات و انسان و به عنوان یک عامل سرطان زا شناخته شده است؛ بنابراین بایستی قبل از تخلیه مستقیم فاضلابهای حاوی Cr(VI) به محیط، حذف شوند. هدف این مطالعه کاربرد احیای فتوکاتالیستیCr(VI) با استفاده از نانوذرات اکسید روی به عنوان کاتالیست و در نتیجه تغییر آن به گونه غیر سمی Cr(III) در یک رآکتور ناپیوسته بود.مواد و روشها: در این مطالعه تجربی در ابتدا نانوذرات ZnO تجاری تهیه شدند. ویژگیهای نانوذره با استفاده از FTIR، XRD، میکروسکوپ الکترونی پویشی و انتقالی تعیین شد. pHنقطه صفر بار الکتریکی (pHZPC) نانوذرات با استفاده از روش تعادل در سیستم ناپیوسته تعیین شد. در این مطالعه شرایط مختلف آزمایشگاهی مانند غلظت اولیه Cr(VI)(mg.L-110 تا 50)، pH محلول(3 تا 9) و دوزهای متغیر نانوذرات(gr1/0 تا 1) در زمان تماسهای مختلف (صفر تا 120 دقیقه) و در یک شدت تابش UV بررسی شدند. بعلاوه مدلهای سینتیکی برای احیای Cr(VI) به Cr(III) و مدلهای ایزوترمی لانگمویر و فروندلیچ نیز مورد بررسی قرار گرفتند. احیای Cr(VI) به روش رنگ سنجی با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج nm540 و با روش 1،5-دی فنیل کاربازاید(DPC) با دقت mg.L -15 تعیین شد.نتایج و بحث: بررسی ویژگی نانو ذرات با XRD، SEMو TEM نشان داد که اندازه ذرات در محدوده نانو قرار دارد و هیچگونه ناخالصی در کریستال نانو ذرات وجود ندارد. قطر نانو ذرات اکسید روی20 نانومتر بدست آمد. مقدار pHZPC برایZnO ، 51/7 بدست آمد. نتایج بدست آمده نشان داد که کارآیی حذف Cr(VI) با افزایش دوز نانوذرات ZnO افزایش می یابد که در نتیجه افزایش تعداد مکانهای فعال در دسترس بوده است. درصد حذف Cr(VI) با افزایش غلظت اولیه کروم کاهش نشان داد. حداکثر حذف Cr(VI) در pH اسیدی بدست آمد(65/86% برای 3=pH در مقابل 55/42% در 9=pH). آنالیز مدلهای سینتیکی نشان داد که حذف Cr(VI) از مدل (L–H) Langmuir–Hinshelwoodتبعیت می کند (995/0=R2) و ممکن است جذب Cr(VI) برروی سطح ZnO مرحله کنترل کننده پیشرفت فرآیند باشد. داده های آزمایشات جذب از مدل ایزوترم جذب فروندلیچ تبعیت می کند (974/0=R2) و حداکثر مقدار جذب شده برای مدل لانگمویر mggr-1500 پیش بینی شد.نتیجه گیری: نتایج نشان داد که می توان از فرآیند UV/ZnO به عنوان یک روش موثر برای حذف Cr(VI) از محلولهای آبی استفاده کرد. بر اساس نتایج ممکن است فرآیند UV/ZnO بطور موثری در احیای Cr(VI) در غلظتهای پایین و pH اسیدی کارآ باشد.

کلیدواژه ها:

احیای فتوکاتالیستی ، تابش UV ، نانوذرات اکسیدروی ، کروم شش ظرفیتی ، محلول آبی