Простой синтез плавающих фотокатализаторов Fe2O3/Luffa по типу Фентона для деградации метилоранжа при значении pH, близком к нейтральному
Аннотация
Хотя метилоранж широко применяется в текстильной промышленности, он считается одним из наиболее токсичных красителей, оказывая негативное воздействие на водную среду и создавая необходимость по его удалению из водоемов. Таким образом, в настоящей статье представлен синтез новых плавающих фотокатализаторов Фентона на основе иммобилизации наночастиц Fe2O3 на поверхности губок из люфы для деградации метилоранжа под воздействием оксалата. Плавающие каталитические губки были подготовлены простым методом осаждения с последующим нагревом с обратным холодильником, а затем описаны с помощью эмиссионной сканирующей электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, атомно-абсорбционной спектрометрии и опытов по адсорбции/десорбции азота. Согласно экспериментальным результатам, метилоранж успешно разлагался на плавающих губках-катализаторах под воздействием света при pH, близком к нейтральному. Также было установлено, что каталитическая активность усиливается с ростом кристалличности наночастиц Fe2O3, чего можно добиться при нагреве с обратным холодильником. Кроме того, благодаря плавучести данные губки легко отделяются от раствора и тем самым не образуют вторичный источник загрязнения воды
Скачивания
Литература
Shah M. Effective treatment systems for azo dye degradation: a joint venture between physicochemical & microbiological process. Journal of Environmental Bioremediation & Biodegradation. 2014;2: 231–242. https://doi.org/10.12691/ijebb-2-5-4
Fan J., Guo Y., Wang J., Fan M. Rapid decolorization of azo dye methyl orange in aqueous solution by nanoscale zerovalent iron particles. Journal of Hazardous Materials. 2009;166: 904–910. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.11.091
Haque M. M., Haque M. A., Mosharaf M. K., Marcus P. K. Decolorization, degradation and detoxification of carcinogenic sulfonated azo dye methyl orange by newly developed biofilm consortia. Saudi Journal of Biological ciences. 2021;28: 793–804. http://doi.org/10.1016/j.sjbs.2020.11.012
Kant R. Textile dyeing industry an environmental hazard. Natural Sciences. 2012;4: 22–26. http://doi.org/10.4236/ns.2012.41004
Akansha K., Chakraborty D., Sachan S. G. Decolorization and degradation of methyl orange by Bacillus stratosphericus SCA1007. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2019;18: 101044. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2019.101044
Stepanova K. V., Yakovleva N. M., Kokatev A. N., Pettersson, H. The structure and properties of nanoporous anodic oxide films on titanium aluminide. Condensed Matter and Interphases. 2019;21(1): 135–145. https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/724
Xu Z. Zhang M., Wu J., Liang J., Zhou L., Lǚ B. Visible light-degradation of azo dye methyl orange using TiO2/b-FeOOH as a heterogeneous photo-Fenton-like catalyst. Water Science & Technology. 2013;68(10): 2178–2185. https://doi.org/10.2166/wst.2013.475
Hassan M. E., Chen Y., Liu G., Zhu D., Cai J. Heterogeneous photo-Fenton degradation of methyl orange by Fe2O3/TiO2 nanoparticles under visible light. Journal of Water Process Engineering. 2016;12: 52–57. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2016.05.014
Domacena A. M. G., Aquino C. L. E., Balela M. D. L. Photo-Fenton degradation of methyl orange using hematite (a-Fe2O3) of various morphologies. Materials Today: Proceedings. 2020;22: 248–254. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.08.095
Shaabani A., Nosrati H., Seyyedhamzeh M. Cellulose@Fe2O3 nanoparticle composites: magnetically recyclable nanocatalyst for the synthesis of 3-aminoimidazo[1,2-a]pyridines. Research on Chemical Intermediates. 2013;41: 3719–3727. https://doi.org/10.1007/s11164-013-1484-6
Mikenin P., Zazhigalov S., Elyshev A., Lopatin S., Larina T., Cherepanova S., Pisarev D., Baranov D., Zagoruiko A. Iron oxide catalyst at the modified glass fiber support for selective oxidation of H2S. Catalysis Communications. 2016;87: 36–40. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2016.08.038
Bian L., Liu Y., Zhu G., Yan C., Zhang J., Yuan A. Ag@CoFe2O4/Fe2O3 nanorod arrays on carbon fiber cloth as SERS substrate and photo-Fenton catalyst for detection and degradation of R6G. Ceramics International. 2018;44(7): 7580–7587. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.01.172
Mohamad E. R., Haidar Z., Lakiss L., Toufaily J., Frederic T. S. Immobilization of TiO2 nanoparticles on natural Luffa cylindrica fibers for photocatalytic applications. RSC Advances. 2013;3: 3438–3445. https://doi.org/10.1039/C2RA22438K
Feng L., Zhang P., Li J., Han X., Tang S. Facile preparation, characterization, and formaldehyde elimination performance of MnOx/natural loofah composites. Environmental Progress and Sustainable Energy. 2020;39(6): e13437. https://doi.org/10.1002/ep.13437
Annunciado T. R., Sydenstricker T. H. D., Amico S. C. Experimental investigation of various vegetable fibers as sorbent materials for oil spills. Marine Pollution Bulletin. 2005;50: 1340–1346. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2005.04.043
Wu M. C., Lin M. P., Chen S. W., Lee P. H., Lic J. H., Su W. F. Surface-enhanced Raman scattering substrate based on a Ag coated monolayer array of SiO2 spheres for organic dye detection. RSC Advances. 2014;4: 10043. https://doi.org/ 10.1039/c3ra45255g
Mittova I. Y., Sladkopevtsev B. V., Mittova V. O., Nguyen A. T., Kopeychenko E. I., Khoroshikh N. V., Varnachkina I. A. Formation of nanoscale films of the (Y2O3–Fe2O3) on the monocrystal InP. Condensed Matter and Interphases. 2019;21(3): 406–418. https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/1156
Huang Y. H., Huang Y. J., Tsai H. C., Chen H. T. Degradation of phenol using low concentration of ferric ions by the photo-Fenton process. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2010;41: 699–704. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2010.01.012
Duesterberg C. K., Cooper W. J., Waite T. D. Fenton-mediated oxidation in the presence and absence of oxygen. Environmental Science & Technology. 2005;39: 5052–5058. https://doi.org/10.1021/es048378a
Mulazzani Q. G., D’Angelantonio M., Venturi M., Hoffman M. Z., Rodgers M. A. J. Interaction of formate and oxalate ions with radiation-generated radicals in aqueous solution. Methylviologen as a mechanistic probe. Journal of Physical Chemistry. 1986;90: 5347–5352. https://doi.org/10.1021/j100412a090
Walling C. Fenton’s reagent revisited. Accounts of Chemical Research. 1975;8: 125–131. https://doi.org/10.1021/ar50088a003
Sedlak D. L., Hoigné J. The role of copper and oxalate in the redox cycling of iron in atmospheric waters. Atmospheric Environment. 1993;27: 2173–2185. https://doi.org/10.1016/0960-1686(93)90047-3
Wang X., Zhang L. Kinetic study of hydroxyl radical formation in a continuous hydroxyl generation system. RSC Advances. 2018;8: 40632. https://doi.org/10.1039/C8RA08511K
Biswas A., Saha S., Jana N. R. ZnSnO3 nanoparticle-based piezocatalysts for ultrasoundassisted degradation of organic pollutants. ACS Applied Nano Materials. 2019;2: 1120–1128. https://doi.org/10.1021/acsanm.9b00107
Kormann C., Bahnemann D. W., Hoffmann M. R. Environmental photochemisty: Is iron oxide (hematite) an active photocatalyst? A comparative study: a-Fe2O3, ZnO, TiO2. Journal of Photochemistry and photobioCondensed logy A: Chemistry. 1989;48: 161–169. https://doi.org/10.1016/1010-6030(89)87099-6
Mishra M., Chun D. M. a-Fe2O3 as a photocatalytic material: A review. Applied Catalysis A: General. 2015;498: 126–141. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2015.03.023
Copyright (c) 2024 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
