مطالعه فرآیند فنتون هتروژن با استفاده از مگنتیت نانوساختار تهیه شده با پلاسما در تصفیه آب های آلوده به مواد رنگزا

در کار پژوهشی حاضر از فرآیندهای فنتون هتروژن و سونوکاتالیستی هتروژن در حضور کاتالیست مگنتیت طبیعی جهت حذف ماده¬ی رنگزای آبی بازی 3 (bb3) به عنوان مدلی از آلاینده¬ی موجود در محلول¬های آبی استفاده شده است. در قسمت اول پروژه، میکروذرات مگنتیت¬ طبیعی تهیه شده از معدن شهر سراب، استان آذربایجان شرقی توسط فرآوری پلاسما به روش تخلیه تابان با گاز نیتروژن به نانوساختارهای مگنتیت تبدیل گردید. مشخصات مگنتیت طبیعی و نمونه اصلاح شده با پلاسما با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، اسپکتروسکوپی فوتوالکترون اشعه x (xps)، پراش اشعه x (xrd)، جذب/واجذبی نیتروژن، مادون قرمز تبدیل فوریه (ft-ir) و همچنین ph نقطه¬ بدون بار (phpzc) آنالیز شد. تصاویر sem نشان داد که تحت فرآوری پلاسما ساختار مگنتیت طبیعی از میکروذرات به نانوساختارهای با قطر و طول به ترتیب nm50-10 و nm200-100 تبدیل شده است. نتایج بدست آمده از آنالیز xrd نشان داد که تحت فرآوری پلاسما هیچگونه تغییری در ساختار کریستالی مگنتیت ایجاد نشده است. همچنین داده¬های به دست آمده از آنالیز جذب/واجذبی نیتروژن نشان داد که مساحت سطح ویژه از m2/g 65/7 برای مگنتیت¬ طبیعی به m2/g81/9 برای نانوساختارهای مگنتیت افزایش یافته است. بر اساس نتایج آنالیز xps، در اثر فرآوری مگنتیت به روش تخلیه تابان با گاز نیتروژن ترکیب شیمیایی این ترکیب تغییر نکرده است. در قسمت دوم پروژه از نانوساختارهای مگنتیت به دست آمده به عنوان کاتالیست در فرآیند فنتون هتروژن استفاده گردید. تاثیر عوامل موثر مانند غلظت کاتالیست، غلظت اولیه ماده رنگزا، غلظت هیدروژن پراکسید و ph اولیه محلول بر راندمان رنگزدائی bb3 بررسی گردید. مقادیر بهینه برای مقدار کاتالیست، غلظت اولیه bb3، غلظت هیدروژن پراکسید و ph اولیه محلول به ترتیب g/l 2، mg/l 10 و mm 3 و 5 بود. راندمان رنگزدائی طی فرآیند فنتون هتروژن پس از 120 دقیقه در حضور کاتالیست طبیعی و اصلاح شده با پلاسما به ترتیب 45 و %98 بود. در قسمت سوم پروژه حاضر عملکرد کاتالیستی نانوساختارهای مگنتیت در فرآیند سونو کاتالیستی هتروژن بررسی شد. در این قسمت نیز تاثیر پارامترهای عملیاتی غلظت کاتالیست، غلظت اولیه ماده رنگزا، حضور نمک¬های مختلف، قدرت التراسونیک و ph اولیه محلول بر راندمان رنگزدائی آبی بازی 3 بررسی گردید. برای شناسایی محصولات حدواسط تولید شده در طی فرآیند تخریب سونوکاتالیستی از آنالیز کروماتوگرافی گازی-اسپکتروسکوپی جرمی (gc-ms) استفاده شد. مقادیر بهینه برای مقدار کاتالیست، غلظت اولیه bb3 و ph اولیه محلول به ترتیب g/l 75/0، mg/l 10 و 5 بود. با افزایش شدت توان التراسونیک کارایی فرآیند افزایش یافت. راندمان رنگزدائی در فرآیند سونوکاتالیستی هتروژن پس از 90 دقیقه با استفاده از کاتالیست اصلاح شده با پلاسما %98 و برای کاتالیست طبیعی %61 بدست آمد.