Manyetit nanopartiküller kullanılarak sono-fenton prosesiyle sulu çözeltilerden boya giderimi

Abstract

Bu çalışmada, yüksek enerjili küre tipi değirmende öğütülerek hazırlanan nano boyutlu manyetit (Fe3O4) nanopartikülleri katalizör olarak kullanılarak, heterojen sono-Fenton prosesiyle sulu çözeltilerden katyonik bir boya olan Basic Violet 10'un (BV10) giderimi amaçlandı. Mikro ve nano boyutlu manyetit örnekleri X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX), Brunauer-Emmett-Teller (BET) ve Fourier transform infrared spektroskopi (FTIR) analiz yöntemleri ile karakterize edildi. Öğütme sonrasında mikro boyutlu manyetitin, fizikokimyasal özelliklerindeki iyileşmelere paralel olarak katalitik aktivitesi arttı ve 6 saat süre ile öğütülen manyetit örneği heterojen sono-Fenton prosesiyle BV10 gideriminde en yüksek katalitik aktivite gösterdi. pH, katalizör dozu, hidrojen peroksit konsantrasyonu, ultrasonik güç ve başlangıç BV10 konsantrasyonunu içeren deneysel parametrelerin BV10'un giderim etkinliğine etkisi araştırıldı. BV10 giderim etkinliği için optimum koşullar, pH değeri 3, katalizör dozu 1,5 gL-1, hidrojen peroksit konsantrasyonu 36 mM, ultrasonik güç 450 W ve başlangıç BV10 konsantrasyonu 30 mgL-1 olarak bulundu. Optimum şartlarda yapılan deneyde 120 dakika sonra BV10 giderim etkinliği %75,94 olarak gerçekleşti. İnhibitör ilave edildikten sonra yapılan deneylerden radikallerinin baskın oksidatif türler olduğu, fakat O_2^(- ∙)/〖HO〗_2^∙ türlerinin de BV10 parçalanmasında kısmen rol oynadıkları anlaşıldı.

The removal of Basic Violet 10 (BV10), a cationic dye, from aqueous solutions by heterogeneous sono-Fenton process over the nano-sized magnetite(Fe3O4)catalyst prepared by the milling of micro sized magnetite using high energy planetary ball milling process was aimed. The magnetite samples after and before ball milling operation were characterized by means of the X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), Brunauer-Emmett- Teller (BET) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis methods. The catalytic activity of the ball milled magnetite sample enhanced in parallel with the improvements in the its physicochemical properties and ball milled magnetite of 6 h demonstrated the highest catalytic activity in BV10 degradation by heterogeneous sono-Fenton process. Effect of experimental parameters involving pH, catalyst amount, hydrogen peroxide concentration, ultrasonic power and initial BV10 concentration on the decolorization efficiency of BV10 were investigated. The optimum conditions for the BV10 removal efficiency was found to be pH value of 3, catalyst dosage of 1,5 gL-1, hydrogen peroxide concentration of 36 mM, ultrasonic power of 450W and initial BV10 concentration of 30 mgL-1. The removal efficiency of BV10 was 75.94% at this conditions after reaction time of 120 min. The trapping experiments revealed that radicals are the dominant oxidative species, but O_2^(- ∙)/〖HO〗_2^∙ radicals have also a partly role in BV10 degradation. The results of GC–MS analysis confirmed efficient degradation of BV10 molecules in aqueous solution during the process.