مروری بر ویژگی‌های فوتوکاتالیستی نانوکامپوزیت های حاوی اکسیدگرافن جهت استفاده در غشاهای پلیمری به منظور تخریب پساب های رنگی

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 انشجوی کارشناسی ارشد، الف) دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ، ب) پژوهشکده رنگ و پلیمر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشیار، پژوهشکده رنگ و پلیمر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر،

3 استاد پژوهشگر، پژوهشکده رنگ و پلیمر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

صنعت نساجی یکی از صنایعی است که پساب آن‌ها به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین مخاطرات محیط‌زیست شناخته می‌شود. پساب این صنعت حاوی مقدار زیادی ماده رنگزا‌‌‌، مواد شیمیایی و فلزات سنگین استکه برای سلامتی انسان و محیط‌زیست خطرناک هستند. انعقاد، روش زیستیو اکسایش پیشرفتهازجمله روش‌های کاربردی هستند که در تصفیه پساب‌ها مورداستفاده قرار می‌‌گیرند. سازوکار اصلی فرآیندهای اکسایش پیشرفته بر پایه‌ تولید رادیکال هیدروکسیل است که این رادیکال‌ها قادرند ترکیبات مقاوم در برابر اکسایش را تخریب‌‌ کنند. همچنین، استفاده از نیمه‌رساناهایی با شکاف انرژی مناسب که بتوانند پاسخ خوبی در برابر تهییج نور مرئی از خود نشان دهند به بهبود این فرآیند کمک شایانی می‌کند. از طرفی، اکسید گرافن کاهش‌یافته برای بهبود خواص فوتوکاتالیستی و درنتیجه بهبود حرکت الکترون‌ها به کار گرفته می‌‌شوند. لذا، همراهی این دو ماده در کامپوزیت، بازده عملکرد فوتوکاتالیستی را به میزان قابل‌توجهی افزایش داده و سبب ایجاد خواص جذب بالا و رسانایی شده که این امر سبب می‌شود، تخریب نوری آلودگی‌‌ها به مقدار به سزایی تسهیل گردد. حال، قرارگیری این مواد در غشا پلیمری، ضمن بهبود فرآیند فوتوکاتالیستی از ورود ذرات کاتالیزورنوری به داخل پساب تصفیه‌شده نیز ممانعت به عمل می‌آورد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Characterization of Photocatalytic Nanocomposites contains Reduced Graphene Oxide and Polymeric Membrane for Dye Degradation Purpose

نویسندگان [English]

  • Mahsa Golmohammadi 1
  • AliAsghar Sabbagh Alvani 2
  • Hassan Sameie 3
  • Reza Salimi 3
1 a) Department of Polymer Engineering & Color Technology, b) Color & Polymer Research Center (CPRC), Amirkabir University of Technology
2 Color & Polymer Research Center (CPRC), Amirkabir University of Technology
3 - Color & Polymer Research Center (CPRC), Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

Textile industry is one of the industries that its waste has been known as one of the most important environmental hazards. This wastewater contains large amount of dyes, chemicals compounds and heavy metals that are dangerous to human health and the environment. Coagulation, biological methods and advanced oxidation are the most widely used methods in the treatment of wastewater. The main mechanism of advanced oxidation processes generates low waste and uses hydroxyl radicals as their main oxidative power, which these radicals can destroy oxidation-resistant compounds. Also, the use of semiconductors with a suitable energy gap that can respond well to the stimulation of visible light helps to improve this process. On the other hand, reduced graphene oxide is used to improve photocatalytic properties and, consequently, to improve the motion of electrons. Therefore, the combination of these two materials in the composite significantly increases the photocatalytic performance efficiency and causes high absorption and conductivity properties, which resulted to degradation of the pollutants.In addition, fixing these materials in the polymer membrane, while improving the photocatalytic process can prevent of dispersion of photocatalyst particles into refined effluents.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reduced Graphene-Oxide
  • photocatalyst
  • dye degradation
  • Polymeric Membrane
  1. A. Ghaly, R. Ananthashankar, M. Alhattab, V. Ramakrishnan, "process technology", Chem. Eng. and Process Tech. 5, 1, 2014.
  2. S. Zhezhova, S. Risteski, G. Saska, "Methods for waste waters treatment in textile industry", Int. Sci. Conf. Unitech , 248- 252, 2014.
  3. M. A., M. J., M. Ashokkumar, and P. Arunachalam, "A review on BiVO4 photocatalyst: activity enhancement methods for solar photocatalytic applications", Appl. Catal. A Gen. 555, 47–74, 2018.
  4. Akihiko Kudo,  K. Omori, H. Kato, "A novel aqueous process for preparation of crystal form-controlled and highly crystalline BiVO4 powder from layered vanadates at room temperature and its photocatalytic and photophysical properties", DOI: 10.1021/ja992541y, 1999.
  5. س. گندمی، ع. ا. صباغ الوانی، ع. بقایی، ح. سامعی، ر. سلیمی، ا. ع.  مصطفوی موسوی، "نانو رنگدانه‌های تیتانیوم دی‌اکسید سیاه؛ سنتز، ویژگی و کاربردها" , نشریه علمی ترویجی مطالعات در دنیای رنگ، 8، 38-12، 1397.
  6. G. Al-Sayyed, J. C. D’Oliveira, P. Pichat, "Semiconductor-sensitized photodegradation of 4-chlorophenol in water," J. Photochem. Photobiol. A Chem. 58, 99–114, 1991
  7. Y. Gao, M. Hu, B. Mi, "Membrane surface modi fi cation with TiO2–graphene oxide for enhanced photocatalytic performance", J. Memb. Sci. 455, 349–356, 2014.
  8. P. Dong, G. Hou, X. Xi, R. Shao, F. Dong, "WO3-based photocatalysts: morphology control, activity enhancement and multifunctional applications", Environ. Sci. Nano, 4, 539–557, 2017.
  9. H. Khojasteh, M. Salavati-Niasari, F. S. Sangsefidi, "Photocatalytic evaluation of RGO/TiO2 NWs/Pd-Ag nanocomposite as an improved catalyst for efficient dye degradation", J. Alloys Compd. 746, 611–618, 2018.
  10. M. Singh, S. Kaushal, P. Singh, J. Sharma, "Boron doped graphene oxide with enhanced photocatalytic activity for organic pollutants", J. Photochem. Photobiol. A Chem. 364, 130-139, 2018.
  11. J. Grzechulska-Damszel, M. Tomaszewska, A. W. Morawski, "Integration of photocatalysis with membrane processes for purification of water contaminated with organic dyes", Desalination, 241, 118–126, 2009.
  12. N. M. Mahmoodi, M. Arami, N. Y. Limaee, N. S. Tabrizi, "Kinetics of heterogeneous photocatalytic degradation of reactive dyes in an immobilized TiO2 photocatalytic reactor", J. Colloid Interface Sci. 295, 159–164, 2006.
  13. R. Peng, Q. Wu, X. Chen, R. Ghosh, "Purification of Danshensu from salvia miltiorrhiza extract using Graphene Oxide-Based Composite adsorbent", Ind. Eng. Chem. Res. 56, 8972–8980, 2017.
  14. L. J. Larsen, C. J. Shearer, A. V. Ellis, J. G. Shapter, "Optimization and doping of reduced graphene oxide–silicon solar cells", J. Phys. Chem. C, 120, 15648–15656, 2016.
  15. B. B. Wang, B. Gao, X. X. Zhong, R. W. Shao, K. Zheng,"Structure and photoluminescence of boron and nitrogen co-doped carbon nanorods", Mater. Sci. Eng. B, 209, 60–65, 2016.
  16. M. Singh, S. Kaushal, P. Singh, J. Sharma, "Boron doped graphene oxide with enhanced photocatalytic activity for organic pollutants", J. Photochem. Photobiol. A Chem.  364,  130-139, 2018.
  17. J. Wang, B. Chen, B. Xing, "Wrinkles and folds of activated graphene nanosheets as fast and efficient adsorptive sites for hydrophobic organic contaminants", Environ. Sci. Technol. 50, 3798–3808, 2016.
  18. G. Jeevitha, R. Abhinayaa, D. Mangalaraj, N. Ponpandian, " Tungsten oxide-graphene oxide (WO3 -GO) nanocomposite as an efficient photocatalyst, antibacterial and anticancer agent", J. Phys. Chem. Solids, 116, 137–147, 2018.
  19. E. Rokhsat, O. Akhavan, "Improving the photocatalytic activity of graphene oxide/ZnO nanorod films by UV irradiation," Appl. Surf. Sci. 371, 590–595, 2016.
  20. P. V. Kamat, "Graphene-Based Nanoarchitectures. Anchoring semiconductor and metal nanoparticles on a two-dimensional carbon support," J. Phys. Chem. Lett. 1, 520–527, 2010.
  21. R. Huang, H. Ge, X. Lin, Y. Guo, R. Yuan, X. Fu, Z. Li, "Facile one-pot preparation of α-SnWO4/reduced graphene oxide (RGO) nanocomposite with improved visible light photocatalytic activity and anode performance for Li-ion batteries," RSC Adv. 3, 1235–1242, 2013.
  22. H. Khojasteh, M. Salavati-niasari, F. Sadat, "Photocatalytic evaluation of RGO / TiO2 NWs / Pd-Ag nanocomposite as an improved catalyst for efficient dye degradation," 746, 611–618, 2018.
  23. Y. Gao, M. Hu, B. Mi, "Membrane surface modification with TiO2–graphene oxide for enhanced photocatalytic performance," J. Memb. Sci. 455,349–356, 2014.
  24. A. Malathi, J. Madhavan, M. Ashokkumar, P. Arunachalam, "General A review on BiVO4 photocatalyst : Activity enhancement methods for solar photocatalytic applications", Appl. Catal. A. 555, 47–74, 2018.
  25. M. R. U. D. Biswas, W. C. Oh, R. Ud, D. Biswas, "Synthesis of BiVO4-GO-PVDF nanocomposite: An excellent, newly designed material for high photocatalytic activity towards organic dye degradation by tuning band gap energies," Solid State Sci. 80, 22–30, 2018.