การบำบัดสีในน้ำเสียสังเคราะห์ด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติก ร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยา Ag-TiO2 Ag-TiO2 Color Removal from Synthetic Wastewater by Photocatalalytic Process with Ag-TiO2 Catalyst

Main Article Content

ธรรมศักดิ์ โรจน์วิรุฬห์
สัญญา สิริวิทยาปกรณ์
อรวรรณ โรจน์วิรุฬห์
กชกร สุรเนาวรัตน์

Abstract

บทคัดย่อ


            งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาศักยภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา TiO2 โดยการเติมสารเจือปน Ag ในปริมาณที่แตกต่างกัน 3 ค่า ได้แก่ 0.1%, 0.5% และ 1.0% โดยน้ำหนักต่อปริมาตร รวมทั้งนำตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวที่เตรียมขึ้นมาศึกษาประสิทธิภาพการบำบัดสี IC และ RB5 ที่ปนเปื้อนในน้ำเสียสังเคราะห์ด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติกร่วมกับแหล่งกำเนิดแสงจากหลอด UVA ที่มีความเข้มแสง 1,000 µW/cm2  โดยผลจากการเติมสารเจือปน Ag ลงในตัวเร่งปฏิกิริยา TiO2 ทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยามีความเหมาะสมและมีศักยภาพมากขึ้น ซึ่งประสิทธิภาพสูงสุดในการกำจัดสี IC และ RB5 ในน้ำเสียสังเคราะห์ เท่ากับ 92.00% และ 69.00% ตามลำดับ เมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา 1.0% Ag-TiO2 และใช้ระยะเวลาการกำจัด 90 นาที ในส่วนของการวิเคราะห์จลนพลศาสตร์ของกระบวนการโฟโตคะตะลิติกในการกำจัดสีในน้ำเสียสังเคราะห์สามารถใช้สมการ Langmuir Hinshelwood ในการอธิบายกลไกการเกิดปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น


 


คำสำคัญ: สารเจือปน โฟโตออกซิเดชัน โซล-เจล  อุตสาหกรรมสิ่งทอ


 


Abstract


            This research aims to improve the potential of TiO2 photocatalyst by doping with 3 different amounts of Ag, i.e. 0.1%, 0.5% and 1.0% weight to volume. The color removal efficiency of all prepared photocatalysts were evaluated with IC and RB5 in synthetic wastewater by photocatalytic process under UVA light sources of 1,000 µW/cm2. As a result of the Ag doped into the TiO2 photocatalyst, the doped photocatalyst was more suitable and potent for photocatalytic process. The optimum removal efficiency of IC and RB5 in synthetic wastewater was 92.00% and 69.00%, respectively for 1.0%Ag-TiO2 photocatalyst at 90 minutes. For the kinetics analysis of photocatalytic process, the mechanism of color removal in photocatalytic reaction could be described by the Langmuir Hinshelwood model.


 


Keywords: dopant, photooxidation, sol-gel, textile industry

Article Details

Section
Articles

References

[1] Bilińska L, Gmurek M, Ledakowicz S. Textile Wastewater Treatment by AOPs for Brine Reuse, Process Safety and Environmental Protection. 2017. 109:420-428.
[2] Paździor K, Wrębiak J, Klepacz-Smółka A, Gmurek M, Bilińska L, Kos L, et al. Influence of Ozonation and Biodegradation on Toxicity of Industrial Textile Wastewater. Journal of Environmental Management. 2017. 195:166-173.
[3] Holkar CR, Jadhav AJ, Pinjari DV, Mahamuni NM, Pandit A.B. A Critical Review on Textile Wastewater Treatments: Possible Approaches. Journal of Environmental Management. 2016. 182:351-366.
[4] Demirci S, Dikici T, Yurddaskal M, Gultekin S, Toparli M, Celik E. Synthesis and Characterization of Ag Doped TiO2 Heterojunction Films and Their Photocatalytic Performances. Applied Surface Science.. 2016. 390:591-601.
[5] Kong J, Song C, Zhang W, Xiong Y, Wan M, Wang Y. Enhanced Visible-light-active Photocatalytic Performances on Ag Nanoparticles Sensitized TiO2 Nanotube Arrays. Superlattices and Microstructures. 2017.
[6] Liu S, Zhu D, Zhu J, Yang Q, Wu H. Preparation of Ag@AgCl-doped TiO2/sepiolite and Its Photocatalytic Mechanism under Visible Light. Journal of Environmental Sciences. 2017.
[7] Ghazalian E, Ghasemi N, Amani-Ghadim AR. Enhanced Visible Light Photocatalytic Performance of Ag3PO4 through Doping by Different Trivalent Lanthanide Cations. Materials Research Bulletin. 2017. 88:23-32.
[8] Nair AK, JagadeeshBabu PE. Ag-TiO2 Nanosheet Embedded Photocatalytic Membrane for Solar Water Treatment. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2017. 5;4:4128-4133.
[9] Vaithiyanathan R. Photocatalytic Decolourization of Reactive Dyes Using Silver Incorporated Titania Catalyst. Materials Today: Proceedings. 2016. 3;10:4226-4231.
[10] Aazam ES. Photocatalytic Oxidation of Methylene Blue Dye under Visible Light by Ni Doped Ag2S Nanoparticles. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2014. 20;6:4033-4038.
[11] Laohaprapanon S, Matahum J, Tayo L, You SJ. Photodegradation of Reactive Black 5 in a ZnO/UV Slurry Membrane Reactor. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2015. 49:136-141.
[12] Rojviroon T, Rojviroon O, Sirivithayapakorn S. Photocatalytic Decolourisation of Dyes Using TiO2 Thin Film Photocatalysts. Surface Engineering. 2016. 32;8:562-569.
[13] Fathinia M, Khataee AR, Zarei M, Aber S. Comparative Photocatalytic Degradation of Two Dyes on Immobilized TiO2 Nanoparticles: Effect of Dye Molecular Structure and Response Surface Approach. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2010. 333;1:73-84.
[14] Abdel Messih MF, Ahmed MA, Soltan A, Anis SS. Facile Approach for Homogeneous Dispersion of Metallic Silver Nanoparticles on The Surface of Mesoporous Titania for Photocatalytic Degradation of Methylene Blue and Indigo Carmine Dyes. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2017. 335:40-51.
[15] Mousavi SM, Mahjoub AR, Abazari R. Facile Green Fabrication of Nanostructural Ni-doped ZnO Hollow Sphere as an Advanced Photocatalytic Material for Dye Degradation. Journal of Molecular Liquids. 2017. 242:512-519.
[16] Khan SB, Hou M, Shuang S, Zhang Z. Morphological Influence of TiO2 Nanostructures (nanozigzag, nanohelics and nanorod) on Photocatalytic Degradation of Organic Dyes. Applied Surface Science. 2017. 400:184-193.
[17] Li K, An X, Park KH, Khraisheh M, Tang J. A Critical Review of CO2 Photoconversion: Catalysts and Reactors. Catalysis Today. 2014. 224:3-12.
[18] Mehrotra K, Yablonsky GS, Ray AK. Kinetic Studies of Photocatalytic Degradation in a TiO2 Slurry System:  Distinguishing Working Regimes and Determining Rate Dependences. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2003. 42;11:2273-2281.
[19] Rahut S, Panda R, Basu JK. Solvothermal Synthesis of a Layered Titanate Nanosheets and Its Photocatalytic Activity: Effect of Ag Doping. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2017. 341:12-19.
[20] Saikia L, Bhuyan D, Saikia M, Malakar B, Dutta DK, Sengupta P. "Photocatalytic Performance of ZnO Nanomaterials for Self Sensitized Degradation of Malachite Green Dye under Solar Light. Applied Catalysis A: General. 2015. 490:42-49.
[21] Kumar KV, Porkodi K, Rocha F. Langmuir–Hinshelwood Kinetics – A Theoretical Study. Catalysis Communications. 2008. 9;1:82-84.
[22] Khuzwayo Z, Chirwa EMN. Modelling and Simulation of Photocatalytic Oxidation Mechanism of Chlorohalogenated Substituted Phenols in Batch Systems: Langmuir–Hinshelwood Approach. Journal of Hazardous Materials. 2015. 300:459-466.