Enhancement of dye decolorization by photocatalytic process using hybrid AC/TIO2 doped with ag and micro/nanobubble aeration
โดย ยุวดี ลีเลิศ
ปี 2565
บทคัดย่อ
งานวิจัยครั้งนี้มุ่งเน้นประเมินประสิทธิภาพการบำบัดสีย้อมในน้ำเสียสังเคราะห์ 3 ชนิด ได้แก่ สีย้อม Indigo Carmine ( IC) , Methylene Blue (MB) แ ล ะ Reactive Black 5 ( RB5) ด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติกโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา AC/0.1%Ag-TiO2 ภายใต้แหล่งกำเนิดแสง UVA และการเติมอากาศขนาดไมโคร/นาโนบับเบิ้ล (Micro/Nanobubble, MNBs)
ตัวเร่งปฏิกิริยา AC/0.1%Ag-TiO2 ถูกเตรียมขึ้นด้วยกระบวนการโซล-เจลและตัวเร่งปฏิกิริยาถูกนำวิเคราะห์ลักษณะสมบัติทางกายภาพด้วยอุปกรณ์ต่างๆ ได้แก่ SEM, EDS และ BET ตามลำดับในการตรวจสอบประสิทธิภาพการการบำบัดสีย้อมของกระบวนการโฟโตคะตะลิติกได้ดำเนินการอย่างเป็นระบบภายใต้สภาวะการควบคุม 8 ชุด
ผลการศึกษาพบว่าประสิทธิภาพการบำบัดสีย้อม IC, MB และ RB5 ในน้ำเสียสังเคราะห์ด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติกโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา AC/0.1%Ag-TiO2 ร่วมกับแหล่งกำเนิดแสง UVA และการเติมอากาศขนาด MNBs มีส่งผลให้เกิดประสิทธิภาพในการบำบัดสูงสุด โดยการเติม MNBs สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัดสีย้อม IC, MB และ RB5 โดยมีประสิทธิภาพเท่ากับ 87.03%, 83.78% และ 81.67% ตามลำดับ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการเติม MNBs มีส่วนส่งเสริมให้เกิดสารที่มีความสามารถออกซิไดซ์ที่รุนแรง ได้แก่ •OH และ •O2– ในปริมาณที่มากขึ้น สำหรับจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาในการบำบัดสีย้อมสามารถอธิบายด้วยสมการ Langmuir-Hinshelwood (LH) จากผลการศึกษาค่าคงที่ปฏิกิริยา (k) เท่ากับ 1.39, 0.92 และ 0.28 μM·min-1 ตามลำดับ และค่าคงที่ในปฏิกิริยาดูดติดผิว (K) เท่ากับ 0.04, 0.04 และ 0.05 μM-1 สำหรับสีย้อม IC, MB และ RB5 ตามลำดับ
Abstract
This research aimed to evaluate the dye decolorization efficiency in synthetic wastewater with three types of dye, i.e., Indigo Carmine (IC), Methylene Blue (MB), and Reactive Black 5 ( RB5) by the photocatalytic process using AC/ 0. 1% Ag- TiO2 as photocatalyst under UVA light source and micro/nanobubbles (MNBs) aeration.
The AC/0.1%Ag-TiO2 photocatalyst was prepared by the sol-gel process, and the physical properties of the photocatalyst were investigated via SEM, EDS, and BET, respectively. To verify the dye decolorization efficiency by the photocatalytic process, the experiment was systematically conducted under eight control conditions.
The results showed that the dye decolorization efficiency of IC, MB, and RB5 in synthetic wastewater by the photocatalytic process using AC/ 0. 1%Ag- TiO2 under UVA light source and MNBs aeration achieved maximum efficiency. By adding MNBs, the dye decolorization efficiency of IC, MB, and RB5 could be increased at 87.03%, 83.78%, and 81.67%, respectively. These results indicated that MNBs contributed to the formation of stronger oxidizing agents such as •OH and •O2– in larger quantities. The Langmuir-Hinshelwood (L-H) kinetic model was used to describe the kinetics of the dye decolorization. The kinetic rate constants ( k) were 1. 39, 0. 92, and 0. 28 μM·min– 1, and the surface adsorption constants (K) were 0.04, 0.04, and 0.05 μM–1 for IC, MB, and RB5, respectively.