ساخت و مشخصه یابی چارچوب‌های آلی-فلزی بر پایه‌ی آهن به منظور حذف رنگزای متیلن بلو از پسآب‌های رنگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، پژوهشکده رنگ و پلیمر، دانشگاه صنعتی امیر کبیر، تهران، ایران

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

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

amnc.2021.9.36.6

چکیده

امروزه با توجه به حجم بالای تولید پسآب‌های آلاینده، طرح راهحل‌هایی به منظور تصفیه‌ی آن‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. از جمله روش‌های مطرح شده جهت تصفیه‌ی پسآب‌های صنعتی، استفاده از چارچوب‌های آلی-فلزی به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد نظیر شکاف انرژی پایین و مساحت سطح ویژه‌ی بالا به عنوان فتوکاتالیست جهت تخریب رنگزا‌ در پسآب می‌باشد. در مطالعه‌ی حاضر سعی شد تا با ساخت چارچوب‌های آلی-فلزی بر پایه‌ی آهن، از آن‌ها جهت تخریب رنگزای متیلن بلو در پسآب‌های صنعتی استفاده شود. به این منظور، چارچوب آلی- فلزی MIL-53(Fe) با استفاده از نمک آهن نیترات(FeNO3.9H2O) و در سه دمای 120، 150 و 180 درجه‌ سانتی‌گراد و با استفاده از روش سولوترمال ( حلالی- دمایی) ساخته شد. سپس با استفاده از آزمون‌های XRD ، FTIR ، SEM و UV-vis DRS مشخصه یابی نمونه‌های ساخته شده انجام گردید. در نهایت با استفاده از رنگزای متیلن بلو و در مجاورت لامپ هالوژن 500 وات میزان تخریب رنگزا توسط سه فتوکاتالیست، مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد، نمونه ساخته شده در دمای 180 درجه‌ی سانتی‌گراد دارای بیشترین میزان درصد بلورینگی و جذب نور، بیشترین شکاف انرژی و همچنین مناسب‌ترین راندمان تخریب رنگزا (56 %) بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 [1] Brasquet, P. L. Cloirec, Adsorption of dyes onto
activated carbon cloths: approach of adsorption
mechanisms and coupling of ACC with ultrafiltration
to treat coloured wastewaters. Separation and Purification Technology. 31 (2003(, 3-11.
[2] G. McMullan, C. Meehan, A. Conneely, N. Kirby,
T. Robinson, P. Nigam, I. Banat, R. Marchant, W.
Smyth, Microbial decolourisation and degradation of
textile dyes. Applied microbiology and biotechnology. 56 (2001(, 81-87.
[3] C.I.Pearce, J.R.Lioyd, J.T.Guthrie, The removal
of colour from textile wastewater using whole bacterial cells: a review. Dyes and pigments. 58 (2003(,
179-196.
[4] C.C.Wang, J.R.Li, X.L.Lv, Y.Q. Zhang, and
G.Guo, Photocatalytic organic pollutants degradation
in metal–organic frameworks. Energy & Environmental Science. 7 (2014(, 2831-2867.
[5] A.O. Ibhadon, and P. Fitzpatrick, Heterogeneous
photocatalysis: recent advances and applications.
Catalysts. 3(2013), 189-218.
[6] B.Merzouk, B. Gourich, K.madani, Ch.vial,
A.Sekki, Removal of a disperse red dye from synthetic wastewater by chemical coagulation and continuous electrocoagulation. A comparative study. Desalination. 272 (2011(, 246-253.
[7] M.Jahurul, D.Amaranatha Reddy, R.Ma, Y. Kim,
T.K. Kim, Reduced-graphene-oxide-wrapped BiOIAgI heterostructured nanocomposite as a high-performance photocatalyst for dye degradation under solar light irradiation. Solid State Sciences. 61 (2016(,
32-39.
[8] S.Ahluwalia, , N.T.Prakash, R.Prakash, B.Pal, Improved degradation of methyl orange dye using bioco-catalyst Se nanoparticles impregnated ZnS photocatalyst under UV irradiation. Chemical Engineering
Journal. 306 (2016(, 1041-1048.
[9] M.N.Chong, B.o Jin, C.W.Chow, C. Saint, Recent
developments in photocatalytic water treatment technology: a review. Water research .44 (2010(, 2997-
3027.
[10] N.Stock, S. Biswas, Synthesis of metal-organic
frameworks (MOFs(: routes to various MOF topologies, morphologies, and composites. Chemical reviews. 112 (2011( , 933-969 .
[11] X.Liu, Syntheses, Structures and Properties of
Metal-Organic Frameworks. Master Thesis, , Kentucky University, US, 2015
[12] X.Yang, X.Qiang. “Bimetallic metal–organic
frameworks for gas storage and separation, Crystal
Growth & Design. 17 (2017(, 1450-1455.
[13] V.I. Isaeva, O. M. Nefedov, L. M. Kustov, Metal–Organic Frameworks-Based Catalysts for Biomass
Processing. Catalysts. 8 (2018), 368.
[14] Y. Zhao, L. Wang. N.N.Fan, M.L.Han, G.P.Yang,
L.F.Ma, Porous Zn (II(-based metal–organic frameworks decorated with carboxylate groups exhibiting
high gas adsorption and separation of organic dyes.
Crystal Growth & Design 18 (2018), 7114-7121.
[15] K.Vellingiri, D.W.Boukhvalov, S.K.Pandy,
A.Deep, K.H.Kim, Luminescent metal-organic
frameworks for the detection of nitrobenzene in aqueous media. Sensors and Actuators B: Chemical. 245
(2017(, 305-313.
[16] L.Wang, M. Zheng, Z. Xie, Nanoscale metal–organic frameworks for drug delivery: a conventional
platform with new promise. Journal of Materials
Chemistry B. 6 (2018), 707-717.
[17] A. Mercedes, E.Carbonell, B.Ferrer, X.Francesc,
L.i.Xamena, H.Garcia, Semiconductor behavior of a
metal‐organic framework (MOF). Chemistry–A European Journal. 13 (2007(, 5106-5112
[18] Q.Xia, X. Yu, H. Zhao, S. Wang, H. Wang, Z.
Guo, H. Xing, Syntheses of novel lanthanide metal–
organic frameworks for highly efficient visible-lightdriven dye degradation. Crystal Growth & Design.
17 (2017(, 4189-4195.
[19] L.Qin, H.Z. Chen, J. Lei, Y.Q. Wang, T.Q. Ye,
H.G.Zheng, Photodegradation of Some Organic Dyes
over Two Metal–Organic Frameworks with Especially High Efficiency for Safranine T. Crystal Growth &
Design. 17 (2017(, 1293-1298.
[20] C.Zhang, L.Ai , J. Jiang, Solvothermal synthesis
of MIL–53 (Fe( hybrid magnetic composites for photoelectrochemical water oxidation and organic pollutant photodegradation under visible light. Journal of
Materials Chemistry A. 3 (2015) , 3074-3081.
[21] Y.Horiuchi, T.Toyao, K.Miyahara, L.Zakary,
  D.D. Van, Y. Kamata, T.Kim, S. W. Lee, M. Matsuoka,
Visible-light-driven photocatalytic water oxidation
catalysed by iron-based metal–organic frameworks.
Chemical Communications. 52 (2016(, 5190-5193
[22] P.Horcajada, C. Serre, G. Maurin, N. A. Ramsahye, F. Balas, M. V.Regi, M. Sebban, F. Taulelle, G.
Férey, Flexible porous metal-organic frameworks for
a controlled drug delivery. Journal of the American
Chemical Society. 130 (2008(, 6774-6780.
[23] P.Horcajada, C.Serre, G.Maurin, N. A.Ramsahye,
F.Balas, M.V.Regi, M.Sebban, F.Taulelle, G.Férey,
Porous metal–organic-framework nanoscale carriers
as a potential platform for drug delivery and imaging.
Nature materials. 9 (2010(, 172-178.
[24] K.F.Lin, H. M.Cheng, H.C.Hsu, L.J. Lin, W. F.
Hsieh, Band gap variation of size-controlled ZnO
quantum dots synthesized by sol–gel method. Chemical Physics Letters. 409 (2005(, 208-211