SUPERVISOR
Sedigheh Borhani,Mohammad Dinari
صدیقه برهانی (استاد راهنما) محمد دیناری (استاد مشاور)
STUDENT
Maryam Deheshti
مریم دهشتی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
TITLE
Production and Evaluation of Photocatalytic properties of PAN/Cu-Fe LDH Nanofibers
"Water is the source of life" is the best phrase about water importance. Today, with the industrialization of human societies, dangerous pollutants, including synthetic dyes, enter industrial effluents. Therefore, providing effluent treatment methods to remove maximum contaminants is very important. Photocatalysis is an eco-friendly method that is a remarkable aptitude for the degradation of many organic pollutants. In this method, photocatalysts decompose organic pollutants into harmless substances under light radiation through advanced oxidation reactions. In this research, Polyacrylonitrile (PAN) nanofibers containing layered double hydroxide (LDH) have been used for photocatalytic degradation of methyl orange and reactive blue 13 dye. For this purpose, the first LDH was syntheses using the co-precipitation method. Then PAN polymer solutions with a concentration of 9, 11, and 13 % wt. containing different amounts of LDH (0, 2, 4, 6, and 8 % wt.) were electrospun. The FTIR and XRD results showed the successful formation of LDH. Besides, EDX results confirmed the existence of LDH nanolayers in the nanofibers. Based on the FESEM images, the nanofibers' diameter was decreased by reducing the polymer solution's concentration. Also, by adding 2% LDH to the polymer solution, the nanofibers' diameter increased, but increasing the concentration of LDH from 2 to 4, 6, and 8% reduced the nanofibers' diameter. According to the results, it was observed that nanofibers obtained from 13% wt. PAN solution containing 4% wt. LDH gave the highest photocatalytic degradation efficiency of methyl orange. The TGA results showed that the thermal stability of PAN-LDH nanofibers increased compared to pure PAN nanofibers. The PL results show a decrease in UV and visible emissions due to loading LDH on PAN nanofibers, which hinders the recombination of photoexcited electron and hole and thus improves the photocatalytic activity of PAN-LDH nanofibers. The photocatalytic degradation activity of reactive blue dye 13 increased with increasing LDH concentration and weight of nanofibers. The best results were obtained with 100 mg nanofibers containing 4% LDH. The effect of reactive blue 13 dye solution pH on the photocatalytic activity of nanofibers was also investigated. The highest efficiency of degradation of reactive blue 13 dye was obtained in an acidic environment (pH=4). The equilibrium data were more consistent with the pseudo-first-order kinetic model concerning the reactive blue 13 dye degradation by PAN-LDH photocatalytic nanofibers. The Freundlich isotherm was also a more conclusive model for describing experimental data. The results of COD measurements of effluents after photocatalytic degradation of reactive blue 13 dye showed that the quality of the resulting effluent in addition to decolorization has improved. Dye photocatalytic degradation of PAN-LDH nanofibers remained almost constant four times for reuse.Finally, the photocatalytic properties of PAN nanofibers containing LDH, were investigated for photocatalytic degradation of the actual dyeing effluent sample. In addition, the effluent COD was measured before and after the photocatalytic proce
"آب مایه حیات است" بهترین و گویاترین سخنی است که در تعریف اهمیت آب میتوان بیان کرد. امروزه با صنعتی شدن جوامع بشری، آلایندهای خطرناک از جمله رنگزاهای مصنوعی وارد پسابهای صنعتی میشوند. لذا ارائه روشهای تصفیه پساب جهت حذف حداکثری آلایندهها بسیار حائز اهمیت است. فوتوکاتالیز یک روش سازگار با محیط زیست است که به عنوان یک گزینه امیدوار کننده برای تخریب بسیاری از آلاینده های آلی مورد استفاده قرار میگیرد. در این روش فوتوکاتالیستها تحت تابش نور و از طریق واکنشهای اکسایشی پیشرفته، آلایندههای آلی را به مواد بی ضرر تجزیه میکند. در این پژوهش از نانوالیاف پلی اکریلونیتریل (PAN) حاوی هیدروکسیدهای لایهای مضاعف ) LDH ) جهت تخریب فوتوکاتالیستی متیلاورانژ و رنگزای راکتیو آبی 13 استفاده شد. به این منظور ابتدا LDH به روش همرسوبی سنتز شد و سپس نانوالیاف از الکتروریسی محلول پلیمری PAN با غلظت 9 ، 11 و 13 درصد وزنی حاوی مقادیر مختلف LDH ( 0 ، 2 ، 4 ، ? و 8 درصد وزنی( نسبت به وزن پلیمر، تولید شدند. نتایج FTIR و XRD نشان دهنده تشکیل موفقیت آمیز LDH بود. علاوه بر این نتایج آزمون EDX حضور نانولایههای LDH در ساختار نانوالیاف را تأیید کرد . تصاویر FESEM کاهش قطر نانوالیاف با کاهش غلظت محلول پلیمری را نشان داد. با افزودن ? درصد LDH به محلول پلیمری PAN ، قطر نانوالیاف افزایش یافت، لیکن افزایش غلظت LDH از ? به 4 ، ? و ? درصد منجر به کاهش قطر نانوالیاف شد. براساس نتایج بدست آمده، نانوالیاف با مناسبترین مورفولوژی و بیشترین بازده تخریب فوتوکاتالیستی متیلاورانژ از الکتروریسی محلول PAN 13 درصد وزنی حاوی 4 درصد وزنی LDH بدست آمد. در بررسی خواص حرارتی LDH و نانوالیاف تولید شده توسط آزمون TGA ، افزایش پایداری حرارتی نانوالیاف PAN حاوی LDH نسبت به نانوالیاف PAN خالص مشاهده شد. نتایج بدست آمده از آزمون PL نشان داد که در اثر افزودن LDH به نانوالیاف PAN ، نشر فوتولومینسانس در هر دو ناحیه فرابنفش و مرئی کاهش یافته است که حاکی از کاهش بازترکیب الکترون حفره و بهبود خواص فوتوکاتالیستی نانوالیاف است. بررسی بازده - تخریب فوتوکاتالیستی رنگزای راکتیو آبی 13 نشان داد که با افزایش غلظت LDH و وزن نانوالیاف، قابلیت تخریب رنگزا توسط نانوالیاف افزایش یافت. بهترین نتیجه توسط 100 میلیگرم نانوالیاف حاوی 4 درصد LDH حاصل شد. تأثیر pH محلول رنگزای راکتیو آبی 13 بر تخریب فوتوکاتالیستی رنگزا مورد بررسی قرار گرفت و بیشترین بازده تخریب رنگزا در محیط اسیدی ) pH=4 ( حاصل شد. در بررسیهای سینتیکی و ایزوترم تخریب رنگزای راکتیو آبی 13 تطابق بهتری بین نتایج مدل سینتیکی شبه مرتبه اول با دادههای به دست آمده از تخریب رنگزای راکتیو آبی 13 توسط نانوالیاف PAN حاوی LDH در محیط اسیدی مشاهده شد. همچنین ایزوترم فرندلیچ مدل مناسبتری جهت توصیف نتایج تجربی است. نتایج حاصل از اندازهگیری COD پسابها پس از تخریب فوتوکاتالیستی رنگزای راکتیو آبی 13 ، نشان داد که علاوه بر رنگبری، کیفیت پساب حاصله نیز بهبود یافته است. تخریب فوتوکاتالیستی رنگزا با استفاده از نانوالیاف PAN حاوی LDH تکرار پذیر بوده و تا 4 مرتبه قابلیت بازیابی داشت و نتایج قابل قبولی را نشان داد. . در نهایت خواص فوتوکاتالیستی نانوالیاف PAN حاوی LDH جهت تخریب فوتوکاتالیستی نمونه واقعی پساب رنگرزی مورد بررسی قرار گرفت و COD پساب، قبل و پس از فرآیند فوتوکاتالیستی اندازه گیری شد. کلمات کلیدی: نانوالیاف، الکتروریسی، هیدروکسیدهای لایه ای مضاعف) LDH (، فوتوکاتالیستها، تصفیه پساب رنگرزی