تعهد نامه

مجله پژوهش در بهداشت محیط

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اخبار و اعلانات

Editorial Policy

Advertising Policy

بررسی کارایی پراکسی مونوسولفات فعال شده با نانوذرات Fe3O4 در تجزیه رنگ راکتیو بلک 5 از محلول های آبی

نوع مقاله : Research Paper

نویسندگان

1 مهندسی بهداشت محیط- دانشکده عبوم پزشکی تربت جام- تربت جام- ایران

2 مهندسی بهداشت محیط، دانشکده علوم پزشکی لارستان

چکیده

زمینه و هدف: در سال های اخیر آزاد سازی آلاینده های پایدار از تصفیه خانه فاضلاب به محیط زیست منجر به مشکلات سلامتی و اکوسیستمی شده است. از اینرو هدف از مطالعه حاضر فعال سازی هتروژنی پراکسی مونوسولفات (PMS) با نانوذرات مگنتیک (Fe3O4) برای تجزیه راکتیو بلک 5 (RB5) می باشد.
مواد و روش ها: مطالعه حاضر در مقایسه آزمایشگاهی و ستونی برای تجزیه رنگ RB5 بوسیله فعال سازی PMS با نانوذرات Fe3O4 انجام شد. تاثیر پارامترها همچون pH ( 3-11)، غلظت PMS (4- 25/0 میلی مولار)، غلظت کاتالیست (500- 50 میلی گرم بر لیتر) و دمای محلول (°C 50-10) روی بازدهی تجزیه مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشات پایداری و محدود کنندگی گونه های واکنش پذیر در شرایط بهینه بدست آمده از تاثیر پارامترها مورد مطالعه قرار گرفت.
یافته ها: حداکثر بازدهی حذف (% 86/94) در 250 میلی گرم بر لیتر Fe3O4، 2 میلی مولار PMS، pH 7 و زمان واکنش 60 دقیقه بدست آمد. در آزمایشات مقایسه ای Fe3O4 فعالیت کاتالیتیک مناسبی در فعال سازی PMS و تجزیه RB5 نسبت به فرآیند به تنهایی PMS و جذب نشان داد. نرخ تجزیه با افزایش دما بهبود یافت، اما با حضور آنیونها در محلول های آبی به دلیل مصرف گونه های واکنش پذیر کاهش یافت. نانوذرات مگنتیک فعالیت کاتالیتیکی عالی در طی چهار سیکل تجزیه متوالی زمانی در یک راکتور ستونی نشان دادند. آزمایشات مهار کنندگی تاکید کرد که هر دو رادیکال هیدروکسیل و سولفات نقش مهمی در تجزیه آلاینده ایفا می کنند، با اینحال رادیکال سولفات یک گونه غالب تجزیه می باشد. راکتور ستون مداوم بازدهی تجزیه %65/95، 80% و 50% برای RB5 به ترتیب در نمونه سنتتیک، آب سطحی و فاضلاب نساجی فراهم آورد.
نتیجه گیری: برپایه نتایج، می توان نتیجه گیری کرد که فرآیند PMS/Fe3O4 یک تکنولوژی امیدوار کننده برای تجزیه RB5 از محلول های آبی می باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the efficiency of proxymonosulfate activated with Fe3O4 nanoparticles in the degradation of reactive Black 5 dye from aqueous solutions

نویسندگان [English]

  • Mohsen Rezaei 1
  • Nezamaddin Mengelizadeh 2

1 Department of Environmental Health, Torbat Jam Faculty of Medical Sciences, Torbat Jam, Iran

2 Department of Environmental Health Engineering, Larestan University of Medical Sciences

چکیده [English]

Background and purpose: In recent years, the release of persistent pollutants from wastewater treatment plants into the environment has led to health and ecosystem problems. Therefore, the aim of the present study was to activate heterogeneous peroxymonosulfate (PMS) with magnetic nanoparticles (Fe3O4) for the degradation of reactive black 5 (RB5).
Materials and Methods: The present study was performed in a laboratory and column scale for RB5 dye degradation by PMS activation with Fe3O4 nanoparticles. The effect of parameters such as pH (3-11), PMS concentration (0.25-4 mM), catalyst concentration (50-500 mg/L), and solution temperature (10-50 °C) on the degradation efficiency of RB5 was investigated. Stability experiments and trapping of reactive species were studied under optimal conditions obtained from the influence of parameters.
Results: Maximum dye removal efficiency (94.86%) was obtained in Fe3O4 dosage of 250 mg/L, PMS dosage of 2 mM, pH of 7, and reaction time of 60 min. In comparative experiments, Fe3O4 showed appropriate catalytic activity in PMS activation and RB5 degradation compared to the PMS process and adsorption alone. The degradation rate of RB5 improved with increasing temperature but decreased with the presence of anions in aqueous solutions due to the consumption of reactive species. Highly reactive magnetic nanoparticles showed four consecutive degradation cycles in a column reactor. Trapping experiments emphasize that both hydroxyl radicals and sulfate play an important role in the degradation of pollutants, however, sulfate radicals are a predominant species of RB5 degradation. The continuous column reactor provided 95.65%, 80%, and 50% degradation efficiencies for RB5 in synthetic, surface water, and textile wastewater samples, respectively.
Conclusion: Based on the results, it can be concluded that the PMS/Fe3O4 process is a promising technology for the degradation of RB5 from aqueous solutions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Peroxymonosulfate
  • Fe3O4
  • Reactive Black 5
  • Column reactor
مراجع
  1. Meriç S, Kaptan D, Ölmez T. Color and COD removal from wastewater containing Reactive Black 5 using Fenton’s oxidation process. Chemosphere. 2004;54(3):435-41.
  2.  Shirzad-Siboni M, Jafari SJ, Giahi O, Kim I, Lee S-M, Yang J-K. Removal of acid blue 113 and reactive black 5 dye from aqueous solutions by activated red mud. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2014;20(4):1432-7.
  3.  Elwakeel KZ. Removal of Reactive Black 5 from aqueous solutions using magnetic chitosan resins. Journal of hazardous materials. 2009;167(1-3):383-92.
  4.  Greluk M, Hubicki Z. Kinetics, isotherm and thermodynamic studies of Reactive Black 5 removal by acid acrylic resins. Chemical Engineering Journal. 2010;162(3):919-26.
  5.  Ashrafi S, Mengelizadeh N, Dadban Shahamat Y, Zare MR, Jalil M, Berizi Z, et al. Multi‐walled carbon nanotubes‐CoFe2O4 nanoparticles as a reusable novel peroxymonosulfate activator for degradation of Reactive Black 5. Water Environment Research. 2020.
  6. Rivera M, Pazos M, Sanromán MÁ. Development of an electrochemical cell for the removal of Reactive Black 5. Desalination. 2011;274(1-3):39-43.
  7.  Chatterjee S, Lim S-R, Woo SH. Removal of Reactive Black 5 by zero-valent iron modified with various surfactants. Chemical Engineering Journal. 2010;160 (1): 27-32.
  8.  Ersöz G. Fenton-like oxidation of Reactive Black 5 using rice husk ash based catalyst. Applied Catalysis B: Environmental. 2014;147:353-8.
  9.  Deng Y, Zhao R. Advanced oxidation processes (AOPs) in wastewater treatment. Current Pollution Reports. 2015;1(3):167-76.
  10.  Zhou Y, Jiang J, Gao Y, Ma J, Pang S-Y, Li J, et al. Activation of peroxymonosulfate by benzoquinone: a novel nonradical oxidation process. Environmental science & technology. 2015;49(21):12941-50.
  11. Qi C, Liu X, Ma J, Lin C, Li X, Zhang H. Activation of peroxymonosulfate by base: implications for the degradation of organic pollutants. Chemosphere. 2016;151:280-8.
  12.  Yan J, Li J, Peng J, Zhang H, Zhang Y, Lai B. Efficient degradation of sulfamethoxazole by the CuO@ Al2O3 (EPC) coupled PMS system: optimization, degradation pathways and toxicity evaluation. Chemical Engineering Journal. 2019;359:1097-110.
  13. Hu L, Zhang G, Liu M, Wang Q, Wang P. Synthesis of Co 3 O 4-Bi 2 O 3 using microwave-assisted method as the peroxymonosulfate activator for elimination of bisphenol A. Environmental Science and Pollution Research. 2018;25(5):4656-66.
  14.  Liu J, Zhou J, Ding Z, Zhao Z, Xu X, Fang Z. Ultrasound irritation enhanced heterogeneous activation of peroxymonosulfate with Fe3O4 for degradation of azo dye. Ultrasonics Sonochemistry. 2017;34:953-9.
  15.  Tan C, Gao N, Deng Y, Deng J, Zhou S, Li J, et al. Radical induced degradation of acetaminophen with Fe3O4 magnetic nanoparticles as heterogeneous activator of peroxymonosulfate. Journal of hazardous materials. 2014;276:452-60.
  16.  Yan J, Zhu L, Luo Z, Huang Y, Tang H, Chen M. Oxidative decomposition of organic pollutants by using persulfate with ferrous hydroxide colloids as efficient heterogeneous activator. Separation and purification technology. 2013;106:8-14.
  17.  Zhang J, Chen M, Zhu L. Activation of peroxymonosulfate by iron-based catalysts for orange G degradation: role of hydroxylamine. RSC advances. 2016;6(53):47562-9.
  18.  Zhou R, Zhao J, Shen N, Ma T, Su Y, Ren H. Efficient degradation of 2, 4-dichlorophenol in aqueous solution by peroxymonosulfate activated with magnetic spinel FeCo2O4 nanoparticles. Chemosphere. 2018;197:670-9.
  19.  Shahamat YD, Zazouli MA, Zare MR, Mengelizadeh N. Catalytic degradation of diclofenac from aqueous solutions using peroxymonosulfate activated by magnetic MWCNTs-CoFe 3 O 4 nanoparticles. Rsc Advances. 2019;9(29):16496-508.
  20.  Deng J, Feng S, Ma X, Tan C, Wang H, Zhou S, et al. Heterogeneous degradation of Orange II with peroxymonosulfate activated by ordered mesoporous MnFe2O4. Separation and Purification Technology. 2016;167:181-9.
  21.  Deng J, Ya C, Ge Y, Cheng Y, Chen Y, Xu M, et al. Activation of peroxymonosulfate by metal (Fe, Mn, Cu and Ni) doping ordered mesoporous Co 3 O 4 for the degradation of enrofloxacin. RSC advances. 2018;8(5):2338-49.
  22.  Huang Y, Nengzi L-c, Zhang X, Gou J, Gao Y, Zhu G, et al. Catalytic degradation of ciprofloxacin by magnetic CuS/Fe2O3/Mn2O3 nanocomposite activated peroxymonosulfate: Influence factors, degradation pathways and reaction mechanism. Chemical Engineering Journal. 2020;388:124274.
  23.  Liu J, Zhao Z, Shao P, Cui F. Activation of peroxymonosulfate with magnetic Fe3O4–MnO2 core–shell nanocomposites for 4-chlorophenol degradation. Chemical Engineering Journal. 2015;262:854-61.
  24. Pourzamania H, Jafaria E, Rozvehb M, Mohammadic H, Rostamia M, Mengelizadehd N. Degradation of ciprofloxacin in aqueous solution by activating the peroxymonosulfate using graphene based on CoFe. 2019.
  25.  Ghanbari F, Jaafarzadeh N. Graphite-supported CuO catalyst for heterogeneous peroxymonosulfate activation to oxidize Direct Orange 26: the effect of influential parameters. Research on Chemical Intermediates. 2017;43(8):4623-37.
  26.  Wang Z, Du Y, Liu Y, Zou B, Xiao J, Ma J. Degradation of organic pollutants by NiFe 2 O 4/peroxymonosulfate: efficiency, influential factors and catalytic mechanism. Rsc Advances. 2016;6(13):11040-8.
مجله پژوهش در بهداشت محیط
دوره 7، شماره 2
شهریور 1400
صفحه 120-132
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار