|
" بررسی سنتز و عملکرد کربن نیترید گرافیتی (g-C3N4) اصلاح شده با مولتی‌متال فریت (MgCuFe2O4) توأم با پراکسی‌منوسولفات و نور مرئی در تجزیه و معدنی‌سازی سم دی‌کلروفنکسی استیک اسید (2،4-D) از محلول‌های آبی "
سمانه تقی‌لو
مجید کرمانی
علی اسرافیلی
| عنوان اصلي
|
:
|
بررسی سنتز و عملکرد کربن نیترید گرافیتی (g-C3N4) اصلاح شده با مولتی‌متال فریت (MgCuFe2O4) توأم با پراکسی‌منوسولفات و نور مرئی در تجزیه و معدنی‌سازی سم دی‌کلروفنکسی استیک اسید (2,4-D) از محلول‌های آبی
|
| عنوان اصلي به زبان ديگر
|
:
|
Investigation of Synthesis and Performance of the Graphitic Carbon Nitride (g-C3N4) Modified by Multimetal Ferrite (MgCuFe2O4) in Coupling with Peroxymonosulfate and Visible Light Toward Degradation and Mineralization of 2,4-D from Aqueous Solutions
|
| نام نخستين پديدآور
|
:
|
سمانه تقی‌لو
|
| استاد راهنما
|
:
|
مجید کرمانی
|
| استاد مشاور
|
:
|
علی اسرافیلی
|
| استاد مشاور
|
:
|
عماد دهقانی فرد
|
| استاد مشاور
|
:
|
بابک کاکاوندی
|
| نام مرکز
|
:
|
دانشکده بهداشت
|
| نوع مدرک
|
:
|
پایان نامه فارسی
|
| شماره رکورد
|
:
|
716485
|
| شماره مدرک
|
:
|
۱۱۳۱۰۰۳۹پ
|
| زبان مدرک
|
:
|
فارسی
|
| زبان اثر اصلي
|
:
|
فارسی
|
| سرشناسه
|
:
|
پایان نامه نویس تقی‌لو، سمانه
|
| صفحه شمار
|
:
|
۱۸۴ص.
|
| مقطع تحصیلی
|
:
|
دکترای تخصصی
|
| رشته تحصیلی
|
:
|
بهداشت محیط
|
| تاریخ دفاع
|
:
|
۱۴۰۳
|
| دانشگاه/ دانشکده
|
:
|
علوم پزشکی ایران
|
| موضوع
|
:
|
کربن
|
|
|
:
|
Carbon
|
|
|
:
|
نیتریت‌ها
|
|
|
:
|
Nitrites
|
|
|
:
|
گرافیت
|
|
|
:
|
Graphite
|
|
|
:
|
اسید استیک
|
|
|
:
|
Acetic Acid
|
| شناسه افزوده
|
:
|
استاد راهنماکرمانی، مجید
|
|
|
:
|
، استاد مشاوراسرافیلی، علی
|
|
|
:
|
، استاد مشاوردهقانی فرد، عماد
|
|
|
:
|
، استاد مشاورکاکاوندی، بابک
|
| چکيده
|
:
|
مقدمه: دی‌کلروفنکسی استيک اسيد (2,4-D) بعنوان یک علف‌کش بیشترین کاربرد را در کشاورزی دارد که توسط آژانس بین المللی تحقیقات سرطان (IARC) بعنوان آلاینده "احتمالا سرطانزا برای انسان" (گروه 2B) طبقه‌بندی شده است. این آفت‌کش از طرق مختلف به محیط‌زیست و اکوسیستم‌های آبی ورود پیدا کرده و لذا با توجه به مخاطرات بهداشتی و زیست محیطی آن، حذف این سم از محیط ضروری است. در این مطالعه، به منظور حذف مؤثر 2,4-D از فرآیند فتوکاتالیستی (g-C3N4 (GCN) تلفیق شده با نانوذرات MgCuFe2O4 (MCF)) توأم با فعال‌سازی پراکسی‌مونوسولفات (PMS) تحت نور مرئی (VL) استفاده شده است.روش انجام کار: در مطالعه حاضر، کامپوزیتGCN@MCF به روش هم-ترسیبی شیمیایی سنتز و خصوصیات آن توسط آنالیزهای مختلف بررسی شد. به دنبال تعیین شرایط بهینه فرآیند فتوکاتالیستی، اثر متغیرهای بهره‌برداری (pH محلول، دوز کاتالیست، دوز PMS و غلظت اولیه آلاینده) بر روی عملکرد فرآیند به روش یک فاکتور در زمان‌های متغییر بررسی و سپس تأثیر حضور اسکاونجرها و آنیون‌های مختلف، قابلیت بازیابی و پایداری کاتالیست، نرخ معدنی‌سازی، شناسایی محصولات جانبی، مکانیسم تجزیه آلاینده، تجزیه-پذیری زیستی و سمیت آلاینده مورد ارزیابی قرار گرفت.یافته‌ها: ضمن تأیید سنتز موفقیت آمیز کاتالیست‌ها، نتایج نشان داد که کامپوزیت 10%-GCN@MCFبهترین عملکرد را در تجزیه 2,4-D با راندمان 5/98% و حذف 60% کل کربن آلی طی 120 دقیقه واکنش تحت شرایط بهینه (pH محلول= 5/6، دوز کاتالیست= g/L 3/0، مقدار mM 5PMS= و غلظت اولیه آلاینده= mg/L 5) در حضور PMS و VL نشان داد. واکنش¬های تجزیه بخوبی از مدل شبه درجه اول تبعیت کردند. آزمایش رادیکال¬خوارها حضور گونه‌های •HO، h+، SO4•-، -•O2 و 1O2 در تجزیه فتوکاتالیستی 2,4-D را تأیید کرد. کامپوزیت سنتز شده همچنین قابلیت بازیابی و پایداری بسیار بالایی در طی سیکل‌های استفاده مجدد از خود نشان داد. در مقایسه با سایر اکسیدانت‌های شیمیایی، PMS بهترین عملکرد (5/98%) را در حذف سم، در تلفیق با فرآیند فتوکاتالیستی داشت. در بررسی شاخص‌های تجزیه‌پذیری زیستی مشاهده شد که پساب حاصله زیست تجزیه‌پذیر بوده است. بعلاوه، کاهش مقادیر واحد سمیت ( TU) از 99/1 به 84/0 بعد از 96 ساعت زمان مواجهه، کاهش قابل¬توجه سمیت پساب را در طی فرآیند تصفیه تأیید نمود. نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه نشان داد که می‌توان با استفاده از فریت‌های چند فلزی علاوه بر ایجاد خاصیت مغناطیسی، فعالیت فتوکاتالیستی GCN را بطور قابل ملاحظه‌ای ارتقا داد. همچنین تلفیق فرآیند فتوکاتالیستی با PMS بدلیل اثر هم‌افزایی بین آنها در تجزیه آلاینده می‌تواند بعنوان یک روش مؤثر برای حذف و معدنی‌سازی سموم آلی و سایر ترکیبات آلی سمی و سخت تجزیه‌پذیر مطرح شود. بعلاوه این فرآیند تلفیقی از جهت تولید طیف گسترده‌ای از رادیکال‌های فعال، قابلیت بازیابی و جداسازی ساده و سریع کاتالیست، سرعت واکنش و نرخ معدنی‌سازی بالا و کاهش معنادار سمیت می‌تواند بعنوان یک روش تصفیه کارآمد و موفق در تصفیه پساب‌های صنعتی با هدف دستیابی به استانداردهای تخلیه فاضلاب مورد استفاده قرار گیرد.کلمات کلیدی: فعال‌سازی پراکسی مونو‌سولفات، g-C3N4، 2,4-D، آلودگی آفت‌کش‌ها، تجزیه فوتوکاتالیستی.
|
| چکيده
|
:
|
Introduction: Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) is one of the most widely used herbicides in agriculture and is classified by the International Agency for Research on Cancer (IARC) as "probably carcinogenic to humans" (Group 2B). This pesticide enters the environment and aquatic ecosystems through various ways. Given its potential health and environmental hazards, developing effective methods for removing it from the environment is vital. This study investigated the photocatalytic degradation of 2,4-D using a composite of g-C3N4 (GCN) doped on MgCuFe2O4 (MCF) combined with peroxymonosulfate (PMS) activation under visible light (VL).Methodology: The GCN@MCF composite was synthesized via a chemical co-precipitation procedure, and its characteristics were determined through various analyses. To determine the optimal conditions for the photocatalytic process, the effects of operating variables including solution pH, catalyst dose, PMS loading, and initial 2,4-D concentration, were investigated using one factor at varying time approach. Additionally, the study evaluated the impact of different scavengers and anions, catalyst reusability and stability, mineralization rate, identification of by-products, degradation mechanisms, biodegradability, and toxicity of the produced effluent.Findings: While confirming the successful synthesis of catalysts, the results showed that 10%-GCN@MCF composite has the best performance in 2,4-D degradation (5 mg/L) with 98.5% efficiency and 60% TOC removal during 120 min under optimal conditions (pH: 6.5, catalyst dose: 0.3 g/L and PMS loading: 5 mM) in the presence of PMS and VL. The decomposition reactions followed the pseudo-first-order kinetic model well. The scavengers test confirmed the presence of HO•, h+, SO4•-, O2•- and 1O2 reactive species in the photocatalytic degradation of 2,4-D. The synthesized composite also showed very high reusability and stability during reuse cycles. Compared to other chemical oxidants, PMS had the best performance in removing 2,4-D (98.5%) in combination with the photocatalysis process. In the investigation of biodegradability indicators, it was observed that the reated wastewater was biodegradable. In addition, the decrease in toxicity unit (TU) values from 1.99 to 0.84 after 96 hours of exposure time confirmed the significant reduction of wastewater toxicity during the treatment process.Conclusion: The results of this study showed that the photocatalytic activity of GCN can be significantly improved by using multi-metal ferrites in addition to creating magnetic properties. Also, combining the photocatalytic process with PMS due to the synergistic effect between them in pollutant degradation can be proposed as an effective method for removing and mineralizing herbicides and other toxic and and refractory organic pollutants. In addition, this combined process to produce a wide range of active radicals, the ability to recover and separate the catalyst easily and quickly, the reaction speed and high mineralization rate, and a significant reduction in toxicity can be used as an efficient and successful purification method. This process also can be employed for the treatment of industrial effluents achieving the wastewater discharge standards.Keywords: peroxymonosulfate activation, g-C3N4, 2,4-D, pesticide contamination, photocatalytic degradation.
|
| |