تجزیه آلاینده ارگانوفسفره تری‌اتیل‌فسفات با استفاده از نانو فتوکاتالیست دی اکسید تیتانیوم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی عمران- محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم وصنعت ایران، تهران

2 دانشیار گروه آب و محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم وصنعت ایران، تهران

3 کارشناس انستیتو بهداشت ایمنی و محیط زیست، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

چکیده

در این تحقیق تجزیه ترکیب ارگانوفسفره‌ تری‌اتیل‌فسفات با استفاده از نانوفتوکاتالیست دی‌اکسید تیتانیوم و به‌کارگیری اشعه فرابنفش بررسی شد. به این منظور تأثیر پارامترهایی از قبیل غلظت آلودگی، غلظت نانوکاتالیست، pH محلول و شدت تابش فرابنفش به‌ترتیب در بازه‌های 10 تا 50 میلی‌گرم در لیتر، 0 تا 100 میلی‌گرم در لیتر، 2 تا 12 و 30 تا 90 وات بر فرایند فتوکاتالیست مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین جذب نانوفتوکاتالیست در سطوح مختلف pH، به‌کارگیری آب اکسیژنه به‌جای فتوکاتالیست و مقایسه راندمان نانو دی اکسید تیتانیوم و میکرو دی‌اکسید تیتانیوم بررسی گردید. نتایج حاکی از آن بود که افزایش غلظت آلودگی کاهش تجزیه را در پی دارد. افزایش نانوکاتالیست در ابتدا باعث افزایش راندمان و سپس کاهش آن می‌گردد. با دور شدن از pH خنثی، تجزیه کاهش یافته و افزایش توان منبع تابشی افزایش تجزیه را در بر دارد. جایگزینی فتوکاتالیست به‌میزان 400 میلی‌گرم در لیتر با آب اکسیژنه به‌میزان 24 میلی‌گرم در لیتر نیز نتیجه مشابهی به‌دست می‌دهد. همچنین جذب در محدوده بازی بیشتر بوده و راندمان ذرات نانو به مراتب بالاتر از ذرات میکرو بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Photocatalytic Degradation of Triethyl phosphate Using Nano TiO2

نویسندگان [English]

  • Pooya Arbab 1
  • Mohsen Seedi 2
  • Hossein Fakhraie 3
1 Grad. M.Sc. Student of Civil and Environmental Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran
2 Assoc. Prof. of Water and Environmental, School of Civil Eng., Iran University of Science and Technology, Tehran
3 Member of Institute Health Safety Environmental, Malek Ashtar University of Technology, Tehran
چکیده [English]

Nanophotocatalysts such as titanium dioxide (TiO2) have been successfully used to degrade pollutants during the past few years. Photocatalysts have some benefits such as non toxicity, high stability, high efficiency and low cost. In this study, photocatalytic decomposition of organophosphorus compound, triethyl phosphate (TEP), in water using nano-TiO2 powders as a catalyst has been investigated.Besides, adsorption of TEP on nano-TiO2 in different pH levels, comparison of micro-and nano-TiO2 efficiencies and effect of Hydrogen peroxide (H2O2) on TEP decomposition has been investigated.The results showed that at 30 mg/l triethyl phosphate dosage, 400 mg/l nanocatalyst, 90 watt power of radiation source, pH about 7 and 4 hours of exposure time, decomposition of over 99 percent is achieved.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Decomposition
  • Triethyl Phosphate
  • Nanophotocatalyst
  • Adsorption
  • H2O2
1- Devipriya, S., and Yesodharan, S. (2005). “Photocatalytic degradation of pesticide contaminants in water.” Solar Energy Materials and Solar Cells, 86(3), 309-348.
2- Wu, R. J., Chen, C. C., Chen, M. H., and Lu, C. S. (2009). “Titanium dioxide-mediated heterogeneous photocatalytic degradation of terbufos: Parameter study and reaction pathways.” J. of Hazardous Materials, 162(2-3), 945-953.
3- OECD SIDS. (2008). Triethyl phosphate, UNEP Pub., Paris.
4- Konstaninou, I.K., and Albanis, T.A. (2003). “Photocatalytic transformation of pesticides in aqueous titanium dioxide suspensions using artificial and solar light: Intermediates and degradation pathways.” Applied Catalysis B: Environmental, 42(4), 319-335.
5- Kabra, K., Chaudhary, R., and Sawhney, R.L. (2004). “Treatment of hazardous organic and inorganic compounds through aqueous-phase photocatalysis: A review.” Ind. Eng. Chem. Res., 43, 7683-8696.
6- Doong, R.A., and Chang, W.H. (1997). “Photoassisted titanium dioxide mediated degradation of organophosphorus pesticides by hydrogen peroxide.” J. of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 107 (1-3), 239-244.
7- Rabindranathan, S., Devipriya, S., and Yesodharan, S. (2003). “Photocatalytic degradation of phosphamidon on semiconductor oxides.” J. of Hazardous Materials, 102 (2-3), 217-229.
8- Kozlova , E.A. , Smirniotis, P.G., and Vorontsov, A.V. (2004). “Comparative study on photocatalytic oxidation of four organophosphorus simulants of chemical warfare agents in aqueous suspension of titanium dioxide.” J. of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 162 (2-3), 503-511.
9- Shifu, C., and Gengyu, C. (2005) “Photocatalytic degradation of organophosphorus pesticides using floating photocatalyst TiO2 · SiO2/beads by sunlight.” Solar Energy, 79 (1), 1-9.
10- Rahmani, A., and Enayati Movafegh, A. (2006). “Investigation of photo catalytic degradation of phenol through UV/Tio2 Process.” J. of Water and Wastewater, 58, 32-37. (In Persian)
11- Khorsandi, H., Bina, B., and Amin, M.M. (2009). “Removal of humic substances from water by advanced oxidation process using UV/Tio2 photo catalytic technology.” J. of Water and Wastewater, 68, 25-32. (In Persian)
12- Ghanbarian, M., Mahvi, A.H., Nabizadeh, R., and Saeedniya, S. (2009). “A pilot study of RO16 discoloration and mineralization in textile effluent using the nanophotocatalytic process.” J. of Water and Wastewater, 69, 45-51. (In Persian)
13- Samadi, M. T., Khodadadi, M., Rahmani, A., Allahresani, A., and Saghi, M. H. (2010). “Comparison of the efficiency of simultaneous application of UV/O3 for the removal of organophosphorus and carbamat pesticides in aqueous solution.” J. of Water and Wastewater, 73, 69-75. (In Persian)
14- Xu, X.-R., Li, H.-B., and Gu, J.-D. (2006). “Simultaneous decontamination of hexavalent chromium and methyl tert-butyl ether by UV/TiO2 process.” Chemosphere, 63(2), 254-260.
15- Clesceri, L.S., Greenberg, A.E., and Eaton, A.D. (1998). Standard methods for the examination of water and wastewater, 20th Ed. American Public Health Association, Washington, D.C.
16- Herrmann, J. M., and Guillard, C. (2000). “Photocatalytic degradation of pesticides in agricultural used waters.” Comptes Rendus de l’Académie des Sciences - Series IIC – Chemistry, 3 (6), 417-422.
17- Chen, D., and Rey, A.K. (1999) “Photocatalytic kinetics of phenol and its derivatives over UV irradiated TiO2.” Applied Catalysis B: Environmental, 23 (2-3), 143-157.
18- Lu, M. C., Roam, G. D, Chen, J. N, and Huang, C.P. (1993). “Factors affecting the photocatalytic degradation of dichlorvos over titanium dioxide supported on glass.” J. of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 76 (1-2), 103-110.
19- Hoffmann, M.R., Martin, S.T., Choi, W.Y., and Bahnemann, D.W. (1995). “Environmental applications of semiconductor photocatalysis.” Chem. Rev., 95(1), 69-96.
21- Wang, X.L., Pehkonen, S.O., and Ray, A.K. (2004). “Removal of aqueous Cr (VI) by a combination of photocatalytic reduction and coprecipitation.” Ind. Eng. Chem. Res., 43(7), 1665-1672.