Skip to main content
SUPERVISOR
Sedigheh Borhani
صدیقه برهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Samira Ahadi
سمیرا احدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395
: Industrial wastewater treatment is very important because of the large amount of water pollutants and the growing need for safe water. Dyes are one of the most important sources of water pollution which are released into the soil and aquatic ecosystems, forming carcinogenic compounds due to anaerobic degradation. Therefore, it is necessary to purify the wastewater before its entrance into the environment. Through the advanced oxidation process, photocatalysts are able to oxidize organic pollutants to harmless products and protect the environment. In this project, ZnO nanofibers were doped with silver (Ag) and graphene-oxide (GO), preventing the electron-hole recombination process and accelerating the photocatalyst reactions under visible light. Ag-ZnO/rGO nanofibers were synthesized by the calcination of electrospun nanofibers from a PVA solution containing appropriate zinc acetate, silver nitrate and graphene oxide. Calcination was done at 600 ?C and the temperature rate of 3?C/min for 5hr. Nanofibers were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), field emission scanning electron microscopy (FESEM), photoluminescence (PL), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and X-ray diffraction (XRD). The FTIR, XRD and EDS results confirmed the formation of wurtzite ZnO crystals, cubic Ag crystals, and rGO after the calcination treatment. Also, FESEM images revealed the formation of uniform and bead free nanofibers before and after calcination. Further, the results of methylene blue photocatalytic decolorization using ZnO nanofibers containing 1, 2, 3, 4 and 5 %wt GO with and without 8%wt of Ag showed that hybrid ZnO nanofibers containing 8 %wt of Ag/1 % rGO , and 3%wt rGO (without Ag) had the best photocatalytic activity. Then RB13 photocatalytic degradation was investigated using ZnO, ZnO/3%rGO and Ag-ZnO/1%rGO nanofibers. The results showed that the photocatalytic activity was enhanced with the increase in pH and the maximum efficiency was attained at the pH of 13. Also, increasing the amount of Ag-ZnO/rGO nanofibers enhanced the RB13 photocatalytic degradation. Reduction of the photocatalytic activity was observed with increasing the dye concentration. No significant change in the photocatalytic performance of the nanofibres after three cycles of use indicated a very good recovery, as well as the economical and environmentally friendly Ag-ZnO/1%rGO nanofibers. The photocatalytic efficiency of the 10 ppm RB13 solution while using 0.01 g of ZnO, ZnO/3%rGO and Ag-ZnO/1%rGO nanofibers at the pH of 13, after 135 min, under visible light was about 58% and 91% and 98%, respectively. Reduction in the COD of the treated RB13 solutions also revealed the enhancement of the wastewater quality due to the decomposition of organic contaminants during the photocatalytic reaction, as well as the color removal. The results also showed that the best models fitting the kinetic data of ZnO, ZnO/3%rGO and Ag-ZnO/1%rGO nanofibers were pseudo-first-order.
تقاضا برای آب سالم رو به افزایش است، از طرفی منابع آب محدود است و از طرف دیگر آلاینده های آب بسیار زیاد هستند و لذا تصفیه پسابهای صنعتی پراهمیت است. رنگزاها یکی از منابع مهم آلودگی آب بشمار می روند که می توانند تجزیه بی هوازی شده و ترکیبات سرطان زا ایجاد کنند. به همین دلیل تصفیه پساب‌های رنگی، قبل از انتقال به محیط‌زیست امری ضروری است. فوتوکاتالیست‌ها از طریق فرآیند اکسایش پیشرفته قادر به اکسایش آلاینده‌های آلی به ترکیبات بی ضرر و حفظ سلامت محیط زیست هستند. در این پژوهش نانوالیاف اکسیدروی دوپ شده با فلز نجیب نقره(Ag) و گرافن اکساید احیاشده(rGO) از کلسینه کردن نانوالیاف الکتروریسی شده از محلول پلیمری پلی وینیل الکل حاوی مقادیر مناسب روی استات، نقره نیترات و گرافن اکساید به مدت 5 ساعت در دمای ?C 600 و با نرخ افزایش دمایی?C/min 3 تولید شدند. نانوالیاف توسط آزمون‌های طیف سنجی مادون قرمز(FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشرمیدان (FESEM)، طیف سنجی پراش انرژی اشعه ایکس(EDX)، پراش اشعه ایکس (XRD) و فوتولومینسانس (PL) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل تشکیل بلورهای ZnO ورتزیت، بلورهای مکعبی Ag و rGO بعد از کلسینه کردن را تایید کردند. همچنین تصاویر FESEM تشکیل نانوالیاف با مورفولوژی مناسب را قبل و بعد از کلسینه کردن نشان داد. در ابتدا تاثیر مقدار گرافن اکساید و نقره بر فعالیت فوتوکاتالیستی نانوالیاف حاوی 1، 2، 3، 4، و 5 درصد گرافن اکساید بدون اضافه کردن نقره و همراه با 8 درصد وزنی نقره، توسط رنگزای متیل آبی زیر نور مرئی مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج بدست آمده از تخریب فوتوکاتالیستی رنگزای متیل آبی مشاهده شد که نانوالیاف ZnO اصلاح شده با 8% نقره و 1% گرافن اکساید احیاشده (Ag-ZnO/%1GO) و ZnO اصلاح شده با 3% گرافن اکساید احیاشده (ZnO/%3rGO) دارای بهترین عملکرد فوتوکاتالیستی در مقایسه با ZnO هستند. در ادامه تخریب رنگزای راکتیو آزو آبی 13 (RB13) توسط نانوالیاف زیر نور مرئی مورد بررسی قرار گرفت. در بررسی تاثیر pH محلول رنگزای RB13 و مقدار بارگذاری فوتوکاتالیست بر فرآیند تخریب رنگزا مشاهده شد که بهترین بازده تخریب در محیط قلیایی حاصل می شود و افزایش مقدار فوتوکاتالیست از 05/0 گرم به 01/0 منجر به افزایش بازده شد لیکن افزایش به 02/0 گرم تغییر محسوسی بر بازده نداشت. افزایش غلظت اولیه رنگزا از 10 به 60 میلی گرم برلیتر نیز با کاهش بازده تخریب همراه بود. بازده تخریب رنگزایRB13 با غلظت اولیه 10 میلی گرم برلیتر پس از 135 دقیقه نوردهی زیر نور مرئی در شرایط قلیایی(pH 13) توسط 01/0 گرم نانوالیافAg-ZnO/%1rGO و ZnO/3%rGO و ZnO به ترتیب حدود 98 %، 91 % و 58 %حاصل شد. عدم کاهش قابل توجه بازده فوتوکاتالیستی نانوالیاف Ag-ZnO/%1rGO پس از 3 بار بازیابی و استفاده مجدد نشان دهنده قابلیت بازیابی و استفاده مجدد بسیار خوب نمونه و اقتصادی بودن و دوستدار محیط زیست بودن آن است. کاهش CODپساب‌ها پس از تخریب فوتوکاتالیستی، حاکی از بهبود کیفیت پساب حاصله و تخریب ترکیبات آلی علاوه بر رنگبری بود. بررسی ها نشان داد که سنتیک تخریب رنگزا توسط نانوالیاف ZnO/3%rGO, ZnOو Ag-ZnO/%1rGO از مدل سنتیکی شبه مرتبه اول پیروی می‌کند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی