Loading...

Degradation of Organic Pollutants in Water by Advanced Oxidation Process Using MIL-based Nanostructured Catalyst

Kamandi, Ramtin | 2021

1360 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 53625 (06)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Chemical and Petroleum Engineering
  6. Advisor(s): Kazemini, Mohammad; Mahmoodi, Nyaz Mohammad
  7. Abstract:
  8. Octahedral crystals of Fe-Metal-organic frameworks like Fe-MIL-101, which is the most stable and active metal-organic frameworks; in combination with graphitic carbon nitride nanosheets could significantly enhance the photocatalytic activity of g-C3N4 for inorganic dye degradation under the irradiation of visible light application. This appropriate cocatalyst modifies the performance of semiconductor via suppressing the recombination of photo-induced carriers and since the synthesized composite prepared by in-situ procedure possesses close contact between each other, the migration of electrons in the photocatalytic reaction will be continued, so the degradation process via the active species generated by those electrons will be carried on. The highest degradation efficiency achieved over MIL-101(Fe)/g-C3N4 nanocomposite was 99.3 % while the pristine g-C3N4 degraded only 40 % of the pollutants by [photocatalyst dosage = 0.005 g]; [pH = 4.8 (normal)]; [irradiation time = 90 min] conditions. Using XRD, FTIR, SEM, EDS elemental mapping, DRS, PL, BET/BJH the pristine samples and composite have been characterized. The size of MIL-101(Fe) crystals diameters are in the range of 70-120 nm. The calculated rate constant, k, RhB degradation by MIL-101(Fe)/g-C3N4 composite in the presence of H2O2 was approximately 100 times higher than that achieved by bare g-C3N4. Furthermore, the MIL-101(Fe)/g-C3N4/visible light/H2O2 systems obey the Zero-order kinetics while the pristine g-C3N4 and Fe-MIL-101(Fe) obey second- and first-order kinetics, respectively. It is obvious that the introduction of g-C3N4 nanosheets in the synthesis procedure of MIL-101(Fe), dramatically affects the kinetics of RhB dye degradation in presence of H2O2 under irradiation of visible light
  9. Keywords:
  10. Photocatalyst ; Visible Light ; Synthesis ; Rhodamine B ; Dye Degradation ; Metal-Organic Framework ; Graphitic Carbon Nitride ; Degradation Pollutants

 Digital Object List

 Bookmark

  • فهرست شکل‌ها
  • فهرست جدول‌ها
  • علائم و اختصارها
  • 1- فصل اول: معرفی پژوهش
    • 1-1 مقدمه
    • 1-2 آلودگی محیط‌زیست
    • 1-3 انواع آلودگی آبی
      • 1-3-1 آلودگی‌های محصولات بهداشت شخصی
      • 1-3-2 آلودگی میکروسیتین ها
      • 1-3-3 آلودگی مواد رنگ‌زا
    • 1-4 ضرورت تصفیه آب
    • 1-5 اهداف پروژه
    • 1-6 مروری بر فصل‌های پایان‌نامه
  • 2- فصل دوم: مروری بر پژوهش‌های پیشین
    • 2-1 مقدمه
    • 2-2 روش‌های تصفیه آب: نمای کلی
    • 2-3 فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته
      • 2-3-1 انواع اکسیدکننده‌ها
      • 2-3-2 انواع فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته
        • 2-3-2-1 واکنش‌های فنتون
          • 2-3-2-1-1 مزایا و معایب واکنش‌های فنتون
        • 2-3-2-2 فرآیندهای بر پایه ازون
        • 2-3-2-3 فرآیندهای بر پایه فراصوت
        • 2-3-2-4 فرآیند فوتوکاتالیزی
          • 2-3-2-4-1 فرآیند فوتوکاتالیزی همگن برای تصفیه آب
          • 2-3-2-4-2 فرآیند فوتوکاتالیزی ناهمگن برای تصفیه آب
          • 2-3-2-4-3 عوامل مؤثر و محدودیت‌های احتمالی فرآیندهای فوتوکاتالیزی
          • 2-3-2-4-4 فرآیند فوتوکاتالیزی با نور مرئی در کاربرد تصفیه آب
          • 2-3-2-4-5 فوتوکاتالیست کربن تیترید گرافیتی
    • 2-4 قالب‌های فلز-آلی
      • 2-4-1 معرفی قالب‌های فلز-آلی
      • 2-4-2 کاربردهای قالب‌های فلز-آلی
        • 2-4-2-1 کاربرد قالب‌های فلز-آلی در ذخیره گاز
        • 2-4-2-2 کاربرد قالب‌های فلز-آلی در جداسازی
        • 2-4-2-3 کاربرد قالب‌های فلز-آلی در فرآیندهای کاتالیزی
        • 2-4-2-4 دیگر کاربردهای قالب‌های فلز-آلی
      • 2-4-3 به‌کارگیری قالب‌های فلز-آلی در تصفیه آب
        • 2-4-3-1 قالب‌های فلز-آلی به‌عنوان جاذب‌های فیزیکی
        • 2-4-3-2 قالب‌های فلز-آلی به‌عنوان فوتوکاتالیست
        • 2-4-3-3 مزایا و معایب جاذب‌های بر پایه قالب‌های فلز-آلی
        • 2-4-3-4 مزایا و معایب فوتوکاتالیست های بر پایه قالب‌های فلز-آلی
    • 2-5 اهمیت و هدف تحقیق
  • 3- فصل سوم: تجربی
    • 3-1 مقدمه
    • 3-2 مواد اولیه مصرفی
    • 3-3 تجهیزات و دستگاه‌های موردنیاز
    • 3-4 سنتز مواد
      • 3-4-1 سنتز کربن تیترید گرافیتی
      • 3-4-2 سنتز MIL-101(Fe)
      • 3-4-3 سنتز کامپوزیت ساختار ناهمگن g-C3N4/MIL-101(Fe)
    • 3-5 روش انجام آزمایش‌های رنگ‌بری فوتوکاتالیزی
  • 4- فصل چهارم: نتایج
    • 4-1 مقدمه
    • 4-2 مشخصه یابی قالب‌های فلز-آلی و نیمه‌هادی سنتز شده و کامپوزیت آن‌ها
      • 4-2-1 پراش اشعه ایکس
      • 4-2-2 طیف‌سنجی مادون‌قرمز
      • 4-2-3 آنالیز میکروسکوپ الکترونی
      • 4-2-4 نقشه توزیع عناصر
      • 4-2-5 جذب و واجذب گاز نیتروژن به همراه مقادیر سطح ویژه BET
      • 4-2-6 طیف‌سنجی بازتاب انتشاری
      • 4-2-6 فوتولومینسانس
    • 4-3 تخریب فوتوکاتالیزی نانو مواد
    • 4-4 بررسی اثر پارامترهای فرآیندی حذف رنگ‌زا در سیستم فوتوکاتالیزی
      • 4-4-1 اثر مقدار فوتوکاتالیست
      • 4-4-2 اثر غلظت اولیه محلول رنگ‌زا
      • 4-4-3 اثر pH محلول رنگ‌زا
    • 4-5 قابلیت استفاده مجدد کامپوزیت دوجزئی g-C3N4/MIL-101(Fe)
    • 4-6 سینتیک فرآیند فوتوکاتالیزی موردبررسی
    • 4-7 مکانیسم پیشنهادی برای تخریب فوتوکاتالیزی رنگ‌زای ردامین بی با استفاده از فوتوکاتالیست ساختار ناهمگن
  • 5- فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادها
    • 5-1 نتیجه‌گیری
    • 5-2 پیشنهادها
  • مراجع
...see more