پایان نامه رساله دکتری رشتهی مهندسی شیمی
حذف داروی تتراسایکلین از آبهای آلوده توسط فوتوراکتور سلول سوختی با کامپوزیت چندجزئی ZnO/Bi2MoO6/MIL-101 بر پایه شیشه رسانا (فوتوآند) و اکسید مس بر پایه توری مسی (فوتو کاتد)
استاد راهنما:
دکتر مهرداد فرهادیان
استادان مشاور:
دکتر شهرام تنگستانی نژاد
دکتر محسن خسروی
دانشجو:
محبوبه حاجی علی
سه شنبه 25بهمن ماه 1401
چکیده
فوتوکاتالیست ZnO/ Bi2MoO6/ MIL-101(Fe) با استفاده از روش حلال گرمائی سنتز و با آنالیزهای XRD، FTIR، SEM، EDX، TEM، UV–vis DRS، PL، BET، XPS و TGA مشخصهیابی شد. کامپوزیت بهینه با نوار انرژی eV 3/2 سبب افزایش فعالیت فوتوکاتالیستی برای تخریب تتراسایکلین شد. در شرایط بهینه فرایندی که غلظت تتراسایکلین: ppm 20، غلظت کاتالیست: 38/0 گرم در لیتر، pH محلول: 7، و زمان تابش: 90 دقیقه میباشد، راندمان حذف و TOC به ترتیب 1/96 و 4/87 درصد به دست آمد. تست سمیت با استفاده از رشد باکتری اشریشیا کلی انجام شد و غیر سمی بودن محصولات میانی را در طول فرآیند فوتوکاتالیستی تایید کرد.
در سیستم سلول سوختی فوتوکاتالیستی ناپیوسته خواص الکتروشیمیایی و جریان نوری بهدستآمده در فوتوآند ZnO/ Bi2MoO6/ MIL-101 (Fe)/ FTO بیشتر از ZnO/ Bi2MoO6/ FTO و ZnO/ FTO به دست آمد. در شرایط بهینه (غلظت تتراسایکلین: ppm 40، pH: 6، شدت نور: mW/cm2 25/9، زمان تابش: min 90)، راندمان حذف تتراسایکلین و TOC به ترتیب 1/95٪ و 6/89٪ محاسبه شد. حداکثر توان، جریان اتصال کوتاه و ولتاژ مدار باز به ترتیب µW/cm2 58/30، µA/cm2 2/139، mV 772 به دست آمد. اثر الکترولیت های Na2SO4، NaCl و NaHCO3 بررسی شد.
در سیستم سلول سوختی فوتوکاتالیستی پیوسته، تثبیت کامپوزیت ZnO/ Bi2MoO6/ MIL-101(Fe) بر روی FTO نوار انرژی را از 3/2 به 2/2 الکترون ولت کاهش داد. شرایط بهینه در در دبی جریان: mL/min 5/2، :pH 7، کاتالیست لایه نشانی شدهmg/cm2 : 87/0و غلظت تتراسایکلین: ppm 80 تعیین شد. در شرایط بهینه، سایر پارامترها همچون راندمان تخریب (8/88٪)، ولتاژ مدار باز (V 03/1)، جریان اتصال کوتاه (mA/cm2 5/2)، و حداکثر توان تولیدی (mW/cm2 87/0) به دست آمد. رژیم جریان با توزیع زمان اقامت در فوتو راکتور مورد بررسی با دادههای تجربی نشاندهنده 6 راکتور سری از راکتورهای مخلوط ایده آل با اندازه مساوی به دست آمد.
کلید واژهها: ZnO /Bi2MoO6 /MIL-101(Fe)، Cu /CuO /Cu2O، سلول سوختی فوتوکاتالیستی، فوتوآند، فوتوکاتد، لایه نشانی، تتراسایکلین