19652

۱۹۶۵۲

سنتز و شناسايي نانو كاتاليست هاي اكسيد فلزي پايه دار براي حذف آلاينده هاي فنلي

دكتر ي

شيمي تجزيه

۱۳۹۱

۱۳۹۶/۱۰/۲۶

دكتر منصور انبياء

شيمي

چكيده فنل و مشتقات آن به طور گسترده به عنوان ماده خام در بسياري از صنايع شيميايي، پتروشيمي و داروسازي مورد استفاده قرار مي¬گيرد. همچنين فنل در فاضلاب صنايع مختلف از جمله صنايع نگه-دارنده چوب، آفتكش¬ها، نساجي، كاغذ و رنگ يافت مي¬شود. رنگ قرمز فنل يا فنل سولفون فتالئين از دسته رنگ¬هاي تري آريل متان است كه به طور گسترده در صنايع گوناگون مورد استفاده قرار مي¬گيرد. اين رنگ به دليل دارا بودن حلقه فنلي بسيار سمي بوده و ورود آن به محيط زيست اثرات نامطلوبي را به دنبال دارد. در سال¬هاي اخير فرآيند اكسيداسيون پيشرفته براي تصفيه آب مورد توجه قرار گرفته است. اين فرآيندها توانايي تخريب كامل آلاينده¬هاي آلي طي فرآيندهاي فيزيكي مانند جذب و لخته-سازي را بر عهده دارند. در اين فرآيندها راديكال¬هاي هيدروكسيل به طور متداول مورد استفاده قرار مي-گيرند. البته اين روش به عنوان يك روش پر هزينه شناخته شده است. امروزه استفاده از اكسيدان¬هايي مانند پروكسي مونو سولفات و پرسولفات براي اين منظور گسترش يافته است. كاتاليست¬هاي همگن و ناهمگن بهترين مواد براي حذف آلاينده¬هاي آلي مي¬باشند. فلزات سنگين موجود در ساختار اين كاتاليست¬ها باعث تبديل ماده اكسيدان به فرم راديكالي مي¬شود و سپس آلودگي¬هاي آلي را به مواد بي-ضرر تبديل مي¬كند. كاتاليست¬هاي همگن و ناهمگن متخلخل Fe3O4، Co3O4،Mn3O4 ،CoFe2O4 ،RuO2/Fe3O4@nSiO2@mSiO2 ،Co3O4/Fe3O4@nSiO2@mSiO2 ، RuO2/Al2O3 ،Co3O4/Al2O3 و Co3O4 /SBA-15 در اين پژوهش بررسي شدند كه داراي ويژگي¬هاي بسيار مناسبي براي حذف آلاينده فنل مي¬باشند. ساختار اين كاتاليست‌هاي سنتز شده با استفاده از روش¬هاي شناسايي از قبيل پراش اشعه ايكس، جذب و واجذب نيتروژن، ميكروسكوپ الكتروني روبشي و ميكروسكوپ الكتروني عبوري بررسي و سنتز تركيبات مورد نظر تاييد گرديد و همچنين پارامترهاي موثر در حذف آلاينده فنل (غلظت فنل در محلول، غلظت كاتاليست، غلظت اكسنده، دماي واكنش) مورد بررسي قرار گرفت. سنتز كاتاليست¬ مزوپروس Fe3O4 به روش همرسوبي و كاتاليست¬هاي مزوپروس Co3O4، Mn3O4، CoFe2O4،Al2O3 و SBA-15 به روش هيدروترمال انجام شد.

1397/08/26

Synthesis of Metal Oxide Supported Nano Catalysts for Degradation of Phenol Contaminants

1/16/2020 12:00:00 AM

Abstract Phenol and its derivatives are widely used as raw materials in many chemical, petrochemical and pharmaceutical industries. Phenol is also found in sewage from various industries, including wood preservatives, pesticides, textiles, paper and paint. The red color of phenol or Phenol Sulphon Phthalene is a type of tri-a-methyl methane that is widely used in various industries. This color is very toxic because of the presence of phenolic ring and its entry into the environment has adverse effects. In recent years, the advanced oxidation process for water treatment has been considered. These processes are capable of completely destroying organic pollutants during physical processes such as absorption and flocculation. In these processes, hydroxyl radicals are commonly used. Of course, this method is known as a costly method. Today, the use of oxidants such as proxy monosulfate and persulfate has expanded to this end. Homogeneous and heterogeneous catalysts are the best materials for the removal of organic pollutants. The heavy metals in the structure of these catalysts convert the oxidant into a radical form, and then convert organic contaminants into harmless materials. In this research, homogeneous and heterogeneous porous catalysts such as Fe3O4, Co3O4, Mn3O4 ،CoFe2O4, RuO2/Fe3O4@nSiO2@mSiO2, Co3O4/Fe3O4@nSiO2@mSiO2, RuO2/Al2O3, Co3O4/Al2O3 and Co3O4 /SBA-15 have been studied because of very good properties for removing phenol contaminants. The properties of this catalysts were characterized by SEM-EDS, XRD, TEM (transmission electron microscopy) and Nitrogen adsorption-desorption. Performance of phenol oxidation was dramatically influenced by operating parameters, such as catalyst dosage, oxidant and phenol concentration and reaction temperature. The mesoporous Fe3O4 catalyst was synthesized by Co-precipitation method, the mesoporous Co3O4, Mn3O4 ،CoFe2O4, Al2O3 and SBA-15 catalysts were synthesized by hydrothermal method and heterogeneous catalysts such as RuO2/Fe3O4@nSiO2@mSiO2, Co3O4/Fe3O4@nSiO2@mSiO2, RuO2/Al2O3, Co3O4/Al2O3 and Co3O4 /SBA-15 were synthesized by impregnation method. At an optimum concentration (50 ppm), the Fe3O4 bulk catalyst is not capable of producing radical sulfate due to its low oxidation-reduction potential and therefore does not function effectively in the phenol removal reaction.   The 0.4 g of Co3O4 and Mn3O4 as bulk catalysts in the presence of 2 g of the oxone are capable of removing 100% of the phenol at ambient temperature from the reaction medium for 40 and 30 minutes, respectively. While 0.4 g of CoFe2O4 catalyst in the presence of 2 g of the oxone are capable of removing 83% of the phenol from the reaction medium for 110 minute. The 0.2 g of RuO2/Fe3O4@nSiO2@mSiO2, Co3O4/Fe3O4@nSiO2@mSiO2, RuO2/Al2O3, Co3O4/Al2O3 and Co3O4 /SBA-15 as supported catalysts in the presence of 1 g of the oxone are capable of removing 100% of the phenol at ambient temperature from the reaction medium for 40 , 40, 60, 50 and 30 minutes, respectively. Keywords: Advanced oxidation processes (AOPs), Peroxymonosulfate (PMS), Mesoporous metal oxide catalyst, Phenol degradation