بهینه سازی پارامترهای تخریب دی متیل فتالات توسط نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی با استفاده از روش سطح پاسخ: تعیین محصولات واسطه و مسیر فرایند تخریب

خلاصه فارسی

سابقه و هدف: استرهای اسیدی فتالیک (PAEs) گروهی از ترکیبات آلی هستند که به عنوان ماده افزودنی در صنایع پلاستیک‌سازی استفاده می‌شوند. در بین PAEs، دی‌متیل‌فتالات (DMP)، ساده‌ترین ترکیب گروه فتالات، آلاینده‌ای آروماتیک و مختل‌کننده عملکرد غدد درون‌ریز است. در حقیقت، هدف از این مطالعه، بررسی تاثیر نانو‌ذرات آهن صفر ‌ظرفیتی (NZVI) در تخریب DMP می‌باشد. مواد و روش‌ها: NZVI به روش احیای کلرید‌آهن توسط بوروهیدرید‌سدیم تهیه شد. مشخصات فیزیکی نانو‌ذرات با استفاده از آنالیز هایی مثل میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ‌الکترونی انتقالی (TEM)، پراش‌ اشعه‌ایکس (XRD) و ‌مغناطیس‌سنج لرزشی (VSM) تعیین شد. در ادامه تاثیر pH، غلظت DMP، مقدار NZVI و زمان‌ تماس بر کارایی حذف DMP مطالعه شد. از روش پاسخ سطحی بر ‌مبنای باکس‌بنکن به منظور بررسی اثر متقابل متغیرها استفاده شد. یافته‌ها: نتایج مربوط به حذف DMP با NZVI نشان داد که راندمان حذف برابر با ‌99 درصد در شرایط بهینه (pH برابر 3، دوز NZVI 6/0گرم در لیتر، غلظتDMP 2 میلی‌گرم در ‌لیتر و زمان تماس برابر با 65‌ دقیقه) حاصل شده است. نتایج مربوط به آنالیز باکس بنکن نشان داد که پارامترهای pH و دوز نانوذره به ترتیب بیش ترین و کم ترین اثر را در فرایند حذف DMP توسط NZVI داشته‌اند. استنتاج: بر اساس نتایج حاصل می‌توان اذعان داشت NZVI در مقادیر کم، کارایی قابل قبولی در حذف DMP دارد. به علاوه کارایی تخریب DMP توسط نانوذرات آهن صفر ظرفیتی بعد از استفاده در 5 مرحله متوالی از آزمایشات تخریب تغییر چندانی نکرد که چشم انداز کاربرد بالقوه NZVI سنتز شده را در تصفیه آب‌های واقعی نشان می‌دهد.

عنوان انگليسی

Optimization of Dimethyl Phthalate Degradation Parameters Using Zero-valent Iron Nanoparticles by Response Surface Methodology: Determination of Degradation Intermediate Products and Process Pathway

خلاصه انگلیسی

Background and purpose: Phthalic acid esters (PAEs) are a group of organic compounds that are used as additives in plastic industry. Among PAEs, dimethyl phthalate (DMP), the simplest compound in phthalates, is an aromatic pollutant that disturbs endocrine function. The aim of this study was to assess the effect of zero-valent iron nanoparticles (NZVI) on the DMP degradation. Materials and methods: NZVI were prepared by reduction of ferric chloride using sodium borohydride. Physical properties of nanoparticles were determined using Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), X-ray Diffraction (XRD), and Vibrating Sample Magnetometer (VSM). Then, the effect of pH, DMP concentrations, the amount of NZVI, and contact time were investigated on DMP removal efficiency. Response surface methodology based on Box-Behnken was used to study the interaction between variables. Results: Maximum efficiency (99%) of DMP removal by NZVI was achieved in optimum conditions (pH=3, NZVI dosage =0.6 g/l, DMP concentration = 2 mg/l, and contact time= 65 min). The Box-Behnken analysis confirmed that pH and NZVI dosage have had the highest and lowest effect in the process of DMP removal by NZVI, respectively. Conclusion: According to findings, NZVI in small amounts have a proper efficiency in DMP removal. Also, DMP degradation efficiency did not change much, after being used in five consecutive cycles of degradation reactions. This shows a potential application prospect of the synthesized NZVI in real water treatment.

Document Downloads