بررسی پارامترهای سینیتیکی و ترمودینامیکی در حذف 2-کلروفنول از محیط آبی به کمک امواج ماورای بنفش و مافوق صوت در حضور نانوکاتالیزور اکسیدروی سنتزشده به روش سبز

Abstract

زمینه و هدف: پژوهش حاضر بررسی پارامترهای سینتیکی و ترمودینامیکی را در حذف یکی از مشتقات مهم فنولی (2-کلروفنول) توسط نانوکاتالیزور اکسید روی سنتز شده به روش سبز، طی فرآیندهای فتوکاتالیستی و سونوکاتالیستی مورد توجه قرار داده است. روش کار: مطالعه حاضر یک مطالعه تجربی است که در آزمایشگاه تحقیقاتی گروه شیمی دانشگاه آزاد اسلامی اردبیل انجام گرفت. به منظور بررسی کارایی فرآیندهای فتوکاتالیستی و اولتراسونیک در حذف 2-کلروفنول، ابتدا نانوکاتالیزور اکسید روی به روش سبز با استفاده از یک گونه گل کاغذی با نام Bougainvillea spectabilis تهیه گردید. پس از اطمینان از صحت سنتز به کمک فنآوری های مختلف، پارامترهای مهم تأثیر گذار در بازده حذف 2-کلروفنول، از قبیل غلظت، مقدار نانوکاتالیست، pH محلول، و دما مورد بررسی قرار گرفتند و مناسب ترین شرایط برای حذف در طی فرآیندهای فتوکاتالیستی و اولتراسونیک مشخص گردید. یافته ها: طیف حاصل از XRD تأیید کننده سنتز نانوکریستال های اکسید روی می­باشد. ماهیت شش گوش (هگزاگونال) یکنواخت نانوذرات اکسید روی (ZnO) با اندازه بین 12 الی 31 نانومتر با استفاده از تصاویرSEM و TEM مورد تأیید قرار گرفت. آنالیز عنصری (EDX) مشخص کرد که نانوذرات خالص سنتز شده حاوی 94/74 درصد وزنی روی و 06/25 درصد وزنی اکسیژن است. بررسی حذف 2-کلروفنول از محلول آبی در شرایط تاریکی، نشان داد که فرآیند حذف به بهترین شکل از مدل ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ پیروی کرده است. بررسی سینتیک حذف مشتق فنولی مورد مطالعه با ضریب رگراسیون خطی بالا، سینتیک شبه مرتبه دوم را برای فرآیند حذف 2-کلروفنول معرفی نمود. نتیجه گیری: با توجه به پارامترهای ترمودینامیکی بدست آمده در این تحقیق، مقادیر منفی تغییرات انرژی آزاد گیبس (°GΔ) در تمامی دماهای مورد بررسی طی حذف 2-کلروفنول به روش فتوکاتالیستی و سونوکاتالیستی نشان داد که فرایند حذف خود به خودی می‫باشد. همچنین مثبت بودن تغییرات آنتالپی (°HΔ) طی فرآیند حذف توسط نانوذرات سنتزشده از گل کاغذی، گرماگیربودن فرآیند حذف را مشخص کرد. نتایج به دست آمده از مطالعه حاضر نشان داد که نانوذره سنتزشده می­تواند برای حذف فتوکاتالیستی و اولتراسونیک 2-کلروفنول از محیط آبی به ترتیب با کارایی 21/90 و 54/82 درصد استفاده شود.