بررسی اثر هم‌افزایی پرسولفات و نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی بر تجزیة رنگ اسید بلو 113 در حضور تابش امواج اولتراسونیک با فرکانس KHz40

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکدة بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران.

2 دانشیار، مرکز تحقیقات عوامل اجتماعی مؤثر بر سلامت، گروه مهندسی بهداشت‌محیط، دانشکدة بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران

چکیده

زمینه و هدف: رنگ‌های آزو به دلیل حضور حلقه‌های آروماتیک در ساختار خود از مشکلات عمدة زیست‌محیطی به‌شمار می‌روند. در این مطالعة تجربی اثر هم‌افزایی پرسولفات (S2O82-) و نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی (nZVI) بر تجزیة رنگ اسید بلو 113 در حضور تابش امواج اولتراسونیک (US) بررسی شد.
مواد و روش‌ها: تأثیر پارامتر‌های مؤثر در فرآیند نظیر: pH اولیه محلول، غلظت‌ پرسولفات، غلظت نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی و غلظت نخستین رنگ با استفاده از محفظه‌ای منقطع مولد اولتراسوند در فرکانس KHz 40 بررسی شد. بعد از بهینه کردن فرآیند، هم‌افزایی تجزیه و کاهش اکسیژن خواهی شیمیایی (COD) مطالعه شد. برای تعیین ویژگی nZVI سنتز شده از تصویر میکروسکوپ عبور الکترونی (TEM) استفاده شد.
یافته‌ها: شرایط بهینه برای حذف 99 درصد رنگ در پایان min 30 از فرآیند شامل pH برابر 3، غلظت S2O82- و nZVI به‌‌ترتیب mM 5 و mg/L 50 بود. در همین شرایط با افزایش pH به 11 کارآیی فرآیند به 17 درصد کاهش یافت. میزان کاهش COD در شرایط بهینه و بعد از min 120 برابر 95درصد بود. هم‌افزایی تجزیه در فرآیند US/S2O82-/Fe0 59درصد مشاهده شد. تصویر TEM از nZVI سنتز شده ایجاد مقیاس نانو را تأیید کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synergistic effect investigation of persulfate and nano zero-valent iron in degradation of Acid Blue 113 in the presence of 40 KHz ultrasonic irradiation

نویسندگان [English]

  • Amir Shabanlo 1
  • mina Khorshidi 1
  • Abdolmotaleb Seid Mohammadi 2
1 Ph.D student of Environmental Health Engineering, Department of Health, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran.
2 Associate Professor, Social Determinants of Health Research Center, Department of Environmental Health Engineering, Faculty of Public Health, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran
چکیده [English]

Background & Objectives: The Azo dyes due to presence of aromatic rings in structure are considered major problems into the environment. In this experimental study, the synergistic effect of persulfate and nano zero-valent iron in degradation of Acid Blue 113 in presence of ultrasonic irradiation was investigated.
Materials and Methods: The effect of operating parameter such as initial pH, different concentration of S2O82-, nZVI and initial dye using a batch ultrasound reactor at 40 kHz frequency was investigated. After the optimize process, synergistic dye degradation and COD reduction of colored solution was studied. For characterization of the prepared nZVI particle, transmission electron microscope (TEM) image was used.
Results: To remove 99% dye with initial concentration of 50 mg/L, the optimal condition in the end of 30 min of reaction was pH 3, concentration of S2O82- and nZVI 5 mM and 50 mg/L, respectively. In the same of condition with increasing pH to 11 the dye removal efficiency decreased to 17%, respectively. After 120 min of reaction in the optimal condition, the COD reduction was 95%. Synergistic dye degradation in US/S2O82-/Fe0 process was observed 59%. The TEM image of the synthesized nZVI confirmed the nanoscale Creation.
Conclusion: The US/S2O82-/Fe0 combined process due to high synergistic degradation, can be promising process to industrial wastewater treatment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acid Blue 113
  • persulfate
  • Ultrasonic
  • Zero-valent iron
Separation and Purification Technology. 2010; 72(1): 105-11.
[30]. Chen F, Li Y, Cai W, Zhang J. Preparation and sono-Fenton performance of 4A-zeolite supported α-Fe2O3. Journal of Hazardous Materials. 2010; 177(1–3): 743-9.
[31]. Naddeo V, Belgiorno V, Kassinos D, Mantzavinos D, Meric S. Ultrasonic degradation, mineralization and detoxification of diclofenac in water: optimization of operating parameters. Ultrasonics sonochemistry. 2010; 17(1): 179-85.
[32]. Pang YL, Abdullah AZ, Bhatia S. Review on sonochemical methods in the presence of catalysts and chemical additives for treatment of organic pollutants in wastewater. Desalination. 2011; 277(1–3): 1-14.
[33]. Weng C-H, Lin Y-T, Yuan H-M. Rapid decoloration of Reactive Black 5 by an advanced Fenton process in conjunction with ultrasound. Separation and Purification Technology. 2013; 117(0): 75-82.
[34]. Lin H, Zhang H, Hou L. Degradation of C. I. Acid Orange 7 in aqueous solution by a novel electro/Fe3O4/PDS process. Journal of Hazardous Materials. 2014; 276(0): 182-91.
[35]. Dükkancı M, Vinatoru M, Mason TJ. The sonochemical decolourisation of textile azo dye Orange II: Effects of Fenton type reagents and UV light. Ultrasonics Sonochemistry. 2014; 21(2): 846-53.
[36]. Zou X, Zhou T, Mao J, Wu X. Synergistic degradation of antibiotic sulfadiazine in a heterogeneous ultrasound-enhanced Fe0/persulfate Fenton-like system. Chemical Engineering Journal. 2014; 257(0): 36-44.
[37]. Chakma S, Moholkar VS. Physical mechanism of sono-Fenton process. AIChE Journal. 2013; 59(11): 4303-13.
[38]. Liu T, He FW, Zhang YQ. Synergistic Degradation of Acid Scarlet Dyeing Wastewater by the Ultrasound/Fenton Method. Applied Mechanics and Materials. 2014; 448: