مطالعه آزمایشگاهی و مدل سازی حذف متیلن بلوتوسط فیلم نازک اصلاح شده ZnO

در این مطالعه ابتدا به منظور اصلاح فیلم نازک ZnO با توجه به مطالعات قبلی، دوپ شدن فیلم نازک ZnO با منگنز با نسبت مولی منگنز به روی 1 به 100 ، دمای و زمان کلسینه 450 ºC و 2 ساعت، با استفاده از روش سل-ژل صورت گرفت و سپس کاتالیست بر روی پایه شیشه ای با استفاده از روش غوطه ور سازی (Dip Coating) با سرعت 3 cm/min لایه نشانی شد. سپس از آزمون های XRD، EDX، SEM استفاده شد. حضور عنصر منگنز در ساختار فیلم دوپ شده تایید شد و همچنین سایز کریستالی فیلم مبنا و بهینه با استفاده از رابطه شرر محاسبه شد. در ادامه فعالیت فوتوکاتالیستی فیلم ها در آزمایش حذف متیلن بلو و در معرض تابش نور مرئی در راکتور ناپیوسته مورد ارزیایی قرار گرفت. میزان حذف متیلن بلو در معرض نور مرئی، برای فیلم ها تعیین شد و همچنین مشاهده شد که فرآیند حذف، واکنشی شبه درجه اول بوده و در نتیجه با بررسی میزان حذف در بازه 5 ساعته Kapp برای فیلم ها تعیین گردید. سپس یک فوتورآکتور لوله ای با جریان چرخشی طراحی شد که کاتالیست اصلاح شده در سطح داخلی میکرولوله لایه نشانی گردید. به منظور دست یافتن به شرایط عملیاتی بهینه در رآکتور، طراحی آزمایش به کمک روش پاسخ سطحی برای سه پارامتر مستفل pH، غلظت متیلن بلو((mg/L و سرعت جریان (ml/min) صورت گرفته و 17 آزمایش های طراحی شده انجام شد. شرایط بهینه عملیاتی توسط نرم افزار در pH اولیه برابر 6، غلظت اولیه متیلن بلو 20 mg/l ، سرعت جریان 151/72 ml/min پیشنهاد گردید. عملکرد کاتالیست بهینه برای دو سیستم دوغابی و تثبیت شده مقایسه شد ، که سیستم دوغابی تنها %10,3 عملکرد بهتری داشت. نزدیکی عملکرد دو سیستم نشان دهنده کاهش مقاومت انتقال جرم در سیستم تثبیت شده بوده و دلیل محکمی برای مناسب بودن طراحی رآکتور است.

Keywords:

فیلم , اکسید روی , , پاسخ سطح , CCD , فعالیت فوتوکاتالیستی , نور مریی , طراحی آزمایش