تهیه نانوکامپوزیت سزیم فسفومولیبدات/سدیم آلژینات برای حذف فتوکاتالیستی یک آلاینده رنگزا از محلول آبی آلوده

چکیده: هدف از این کار پژوهشی رنگزدایی فوتوکاتالیزوری ماده رنگزای قرمز بازی46¬ توسط نانوکامپوزیت سزیم¬فسفومولیبدات/سدیم آلژینات می¬باشد. سزیم¬فسفومولیبدات نوعی ترکیب معدنی از دسته پلی-اکسومتالات¬ها می¬باشد که خاصیت فتوکاتالیستی دارد. سدیم¬آلژینات نیز نوعی بیوپلیمر زیست تخریب¬پذیر، از جنس پلی ساکارید خطی است که معمولاً از جلبک¬های دریایی قهوه¬ای استخراج می¬شود. در ابتدا نانو ذرات سزیم¬فسفومولیبدات سنتز شدند، سپس با روش تله¬اندازی در داخل بیوپلیمر سدیم آلژینات تثبیت گردیدند. جهت بررسی خصوصیات نانوذرات سنتزی و نانوکامپوزیت بدست آمده ازآنالیزهای xrd-ftir-fesem-edx-dls بهره گرفته شد و توسط معادله دبای- شرر اندازه ذرات سنتز شده در حدود 43 نانومتر تخمین زده شد که تصاویر fesem بدست آمده نیز این اندازه ذرات را تایید می¬کند. نتایج بدست آمده از آنالیز dls نشان می¬دهد که پتانسیل زتای نانوکامپوزیت مذکور در محیط آبی منفی می¬باشد به همین دلیل جهت رنگزدایی مواد¬ رنگزای کاتیونی مانند قرمز بازی 46 می¬توان از این نانوکامپوزیت بهره برد. در ادامه تاثیر پارامترهای عملیاتی موثر در رنگزدایی فوتوکاتالیستی مانند مقادیر نانوذرات سزیم فسفومولیبدات و سدیم آلژینات موجود در محلول بکار رفته برای تهیه نانوکامپوزیت ، ph اولیه محلول حاوی آلاینده رنگزا و غلظت آلاینده رنگزا توسط سری آزمایش¬های یکی در یک زمان مورد بررسی قرا گرفت، نتایج حاکی از آن بود که افزایش مقدار نانوذرات سزیم فسفومولیبدات موجود در محلول بکاررفته برای تهیه نانوکامپوزیت، کاهش مقدار سدیم¬آلژینات موجود در محلول بکار رفته برای تهیه نانوکامپوزیت ، افزایش ph محلول حاوی ماده رنگزا و کاهش غلظت ماده رنگزای قرمزبازی46، باعث افزایش راندمان رنگزدایی می¬شود. همچنین فرآیند رنگزدایی فوتوکاتالیستی ماده رنگزای قرمز بازی 46 توسط نانوکامپوزیت مذکور با استفاده از روش رویه پاسخ مدل¬سازی و بهینه¬سازی شده و اثر پارامترهای مذکور توسط این روش مورد بررسی قرار گرفت. شرایط بهینه به دست آمده برای این پارامترها شامل 3% وزنی سزیم فسفومولیبدات، 1% وزنی سدیم آلژینات و phمحلول برابر 10 بود که طی 90 دقیقه تابش درصد راندمان رنگزدایی به 95% رسید. آنالیز واریانس، ضریب همبستگی مناسبی را برای مدل پیشنهاد شده نشان داد (9101/0r2= و8830/0adjusted-r2=). کارایی و پایداری این نانوکامپوزیت، طی 8 بار شرکت متوالی در فرآیند رنگزدایی فوتوکاتالیستی مورد مطالعه قرار گرفت، بطوری که کارایی آن پس از 8 بار تکرار تغییر نکرد که این موضوع کارایی بالای این نانوکامپوزیت را در فرآیند رنگزدایی فوتوکاتالیستی و پایداری عالی آن را نشان می¬دهد. مطالعات سینتیکی رنگزدایی فوتوکاتالیستی ماده رنگزای قرمز بازی 46 در غلظت¬های مختلف ماده رنگزا، نشان داد که سرعت واکنش از مدل سینتیکی شبه مرتبه اول پیروی می کند. جهت بررسی میزان معدنی¬سازی ماده رنگزای قرمز46 توسط نانوکامپوزیت مذکور، از طیف¬سنجی ft-ir و بررسی تغییرات ماکزیمم طول موج جذب ماده رنگزا در حین فرآیند رنگزدایی بهره گرفته شد که نتایج بدست آمده، راندمان بالای فرآیند رنگزدایی فوتوکاتالیستی را تایید کرد. در انتهای این کار پژوهشی جهت بررسی مکانسیم رنگرزدایی توسط نانوکامپوزیت مذکور، از آنالیز gc-mass بهره گرفته شد. بدین صورت که ابتدا حدواسط¬ها و محصولات میانی طی فرآیند رنگزدایی، توسط این آنالیز شناسایی شد، سپس باتوجه آن¬ها یک مکانیسم رنگزدایی برای ماده رنگزای قرمزبازی 46 توسط نانوکامپوزیت فسفومولیبدات/سدیم آلژینات ارائه گردید.