Semiconductor assisted photodegradation of humic acid using Fe doped TiO2

Abstract

Bu araştırmanın temel amacı, sulu ortamda, hümik asit ve hümik asidin molekülerboyut fraksiyonlarının fotokatalitik bozunma üzerinde TiO2 ye bağlı demirin etkisini, yalınTiO2'nin kullanımına kıyasla incelemektir. Hümik asidin fotokatalitik oksidasyonu,fotokatalist olarak yalın TiO2 ve Fe bağlı TiO2 kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bozunmakinetiği birinci dereceden reaksiyon kinetik modelleri üzerinden değerlendirilmiştir.Adsorpsiyon deneyleri, humik asit çözeltilerin oksit yüzeylerde moleküler boyutfraksiyonlarının yüzeysel etkileşimini açığa çıkarmak için yürütülmüştür. Adsorbentolarak, 0.1-1.0 mg mL-1 aralığında yalın TiO2 ve Fe bağlı TiO2 kullanılmıştır. Adsorpsiyondeneylerinin sonuçları uygun adsorpsiyon izotermleri kullanarak değerlendirilmiştir.Fotokatalitik ve adsorpsiyon deneyleri yalın TiO2 ve Fe bağlı TiO2 varlığında, hümik asitçözeltisinin ham, 0.45 ?m filtre edilmiş fraksiyonu, 100 kDa ve 30 kDa fraksiyonu gibifarklı moleküler boyut fraksiyonları ile yapılmıştır. Her fraksiyonun spektroskopiközellikleri, UV-vis spektroskopisiyle ve emisyon ve eş zamanlı tarama modları içerenfloresans spektroskopisiyle nitelendirilmiş ve kıyaslanmıştır.Tüm örnekler için kaydedilen UV-vis spektra, fotokatalist tipine ve ışınlamasüresine bakılmaksızın tutarlı bir temel azalan model sergilemiştir. Diğer bir taraftan,floresans spektral profiller fotokatalist tipi ve ışınlama süresi bakımından farklı modellergöstermiştir. Bu yüzden, karşılaştırma için floresans spektra sadece niteliksel bir temelgetirirken, UV-vis parametreleri hümik asit ve onun moleküler boyut fraksiyonlarınınfotokatalitik bozunmasının kinetik değerlendirmesi için kullanılabilir.

The main objective of this research is to investigate the effect of Fe doping on TiO2on the photocatalytic degradation of humic acid and its molecular size fractions in aqueousmedium in comparison to the use of bare TiO2. The photocatalytic oxidation of humic acidwas carried out using bare TiO2 and Fe doped TiO2 as the photocatalyst. The degradationkinetics was assessed based on pseudo first order. Adsorption experiments were conductedto elucidate the surface interactions of the molecular size fractions of humic acid solutionsonto oxide surfaces. Bare TiO2 and Fe doped TiO2 in the range of 0.1-1.0 mg mL-1 wereused as adsorbents. The adsorption experiments were also evaluated by using appropriateadsorption isotherms. The photocatalytic and adsorption experiments were carried outusing various molecular size fractions, namely raw, 0.45 ?m filtered fraction, 100 kDafraction, and 30 kDa fraction of humic acid solution in the presence of bare TiO2 and Fedoped TiO2. The results of adsorption experiments were evaluated using appropriateadsorption isotherms. The spectroscopic properties of each size fraction were characterizedand compared by UV-vis spectroscopy and fluorescence spectroscopy in emission andsynchronous scan modes.UV-vis spectra recorded for all of the samples displayed a consistent basicdeclining pattern irrespective of the irradiation period and photocatalyst type. On the otherhand, fluorescence spectral profiles exhibited different patterns with respect to bothirradiation time and photocatalyst type. Therefore, UV-vis parameters could be used forkinetic evaluation of the photocatalytic degradation of the humic acid and its molecularsize fractions whereas fluorescence spectra could only bring a qualitative basis forcomparison.