Wpływ jonów nieorganicznych na fotokatalityczną degradację oranżu II w roztworach wodnych

• Autorzy: Baran W. , Makowski A. , Wardas W.

Warianty tytułu

EN

The influence of inorganic ions on the photocatalytic degradation of orange II in aqueous solutions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było określenie wpływu wybranych jonów nieorganicznych na przebieg reakcji fotokatalitycznej, zastosowanej do degradacji tekstylnego barwnika azowego - oranżu II. Badano dynamikę zmian barwy roztworów oranżu II naświetlanych promieniowaniem UV (λmax. = 366 nm), wyłącznie w obecności suspensji TiO2 oraz z dodatkiem TiO2 i jednej z następujących soli: NaCl, KNO3, Na2SO4, Na2HPO4, CuCl2, FeCl2, FeCl3, AlCl3, CrCl3, NiCl2, ZnCl2, SnCl2, SnCl4, CaCl2 i Na2S. W rezultacie przeprowadzonych badań stwierdzono, że przy zastosowanych stężeniach jony Na+, K+, Ca2+, Cl-, NO-3 oraz HPO2-4 nie mają istotnego wpływu na szybkość i wydajność fotokatalitycznej degradacji oranżu II. Obecność soli zawierającej jony SO2-4 powodowała nieznaczny wzrost szybkości badanej reakcji, natomiast efekty powodowane przez jony Sn4+ oraz Fe3+ były zależne od ich stężenia w naświetlanym roztworze. Szczególnie korzystny okazał się dodatek FeCl3 do stężenia 1,0 mmol/l (w obecności tej soli uzyskiwano znaczne skrócenie czasu reakcji). Silnymi inhibitorami badanej reakcji okazały się kationy Cu2+, Fe2+, Cr3+ oraz Ni2+. Pozostałe badane jony spowalniały (w różnym stopniu) lub zmieniały przebieg procesu dekoloryzacji roztworu oranżu II.

EN

Aqueous Solutions The textile wastewaters include except dyes, lots of inorganic substances. They can affect on the processes of purification, also on used for this purpose reaction of photocatalytic degradation with TiO2/UV. The aim of the work was studying the influence of selected inorganic ions on the photocatalytic reactions for example the degradation of textile azo dye - orange II. The aqueous solutions of orange II with suspension of TiO2 were irradiated with UV radiation at the wavelength of 366 nm and intensity 8.76 · 10–9 Einstein/s·cm2, in the presence of following salts: NaCl, KNO3, Na2SO4, Na2HPO4, CuCl2, FeCl2, FeCl3, AlCl3, CrCl3, NiCl2, ZnCl2, SnCl2, SnCl4, CaCl2 and Na2S. The variation of colours of solutions was marked using spectrophotometric method and the results were compared with decolouration course of orange II solutions irradiating only in the presence of TiO2. It was stated, that ions: Na+, K+, Ca2+, Cl–, NO-3 and HPO2-4 (1.0 mmol/l), do not have important influence on speed and yield of photo-catalytic decolouration of orange II solutions. Addition of salt containing SO2-4ions caused slight speed increasing of investigated reaction. Zn2+, Sn2+ (0.1 mmol/l), Sn4+ (1.0 mmol/l), Fe3+ (0.1 mmol/l), Al3+, HPO2-4 (10.0 mmol/l) and S2- ions caused speed decreasing of photocatalytic reactions. In the presence of these ions it is necessary to use of longer time UV radiation. Indubitably, that is not economically advantageous. Strong inhibitors of photocatalytic reactions are cations: Cu2+, Fe2+, Cr3+ and Ni2+. Therefore, it is not advisable to use photocatalytic degradation process in the presence of TiO2, for purification of textile wastewaters containing cations mentioned above. Addition of salts containing ion Sn4+ and most of all Fe3+ caused increasing the activity of the used catalyst. It was stated also, that ions Fe3+ (1.0 mmol/l), Al3+ (1.0 mmol/l), Sn2+ (1.0 mmol/l) and Cu2+ (1.0 mmol/l) form with orange II complex substances insoluble in water. This effect causes the change of mechanism of photodecolouration process in dye solution. This process is considerably shorter in the presence of FeCl3. It seems, that would be necessary FeCl3 addition before the wastewaters irradiation with TiO2.

Słowa kluczowe

PL

ścieki przemysłowe; dekoloryzacja; TiO2; fotokataliza; fotodegradacja; barwniki azowe

EN

industrial wastewaters; decolouration; TiO2; photocatalysis; photodegradation; azo dyes

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2003
• Tom: T. 6, nr 1
• Strony: 75--85
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Baran W.

• Śląska Akademia Medyczna, Katedra Chemii Ogólnej i Analitycznej, ul. Jagiellońska 4, 41-200 Sosnowiec

autor

Makowski A.

• Śląska Akademia Medyczna, Katedra Chemii Ogólnej i Analitycznej, ul. Jagiellońska 4, 41-200 Sosnowiec

autor

Wardas W.

• Śląska Akademia Medyczna, Katedra Chemii Ogólnej i Analitycznej, ul. Jagiellońska 4, 41-200 Sosnowiec

Bibliografia

• [1] Hu C., Wang Y.Z., Decolorization and biodegradability of photocatalytic treated azo dyes and wool textile wastewater, Chemosphere 1999, 39(12), 2107-2115.
• [2] Peralta-Zamora P., Kunz A., Demoraes S.G., Pelegrini R., Moleiro P.D., Reyes J., Duran N., Degradation of reactive dyes 1. a comperative study of ozonation, enzymatic and photochemical processes, Chemosphere 1999, 38, 835-852.
• [3] Tanaka K., Padermpole K., Hisanaga T., Photocatalytic degradation of commercial azo dyes, Wat. Res. 2000, 34, 327-333.
• [4] Wang Y., Solar photocatalytic degradation of eight commercial dyes in Ti02 suspension, Wat. Res. 2000, 34, 990-994.
• [5] Lucarelli L., Nadtochenko V., Kiwi J., Environmental photochemistry: quantitative adsorption and FTIR studies during the Ti02-photocatalyzed degradation of orange II, Langmuir 2000, 16(3), 1102-1108.
• [6] Reutergardh L.B., Iangphasuk M., Photocatalytic decolourization of reactive azo dye: a comparison between Ti02 and CdS photocatalysis, Chemosphere 1997, 35(3), 585-596.
• [7] Bockelmann D., Goslich R., Banhemann D., Solar Thermal Energy Utilization, Springer-Verlag, Berlin 1992, 6, 398-400.
• [8] De Laat J., Gallard H., Ancelin S., Legube B., Comperative study of the oxidation of atrazine and acetone by H20 2/UV, Fe(III)/H20 2/UV and Fe(II) or Fe(III)/H20 2, Chemosphere 1999, 39, 2693-2706.
• [9] Wu F., Deng N., Photochemistry of hydrolytic iron (III) species and photoinduced degradation of organic compounds. A minireview, Chemosphere 2000, 40, 389-394.
• [10] Březová V., Blažkova A., Borosova E., Ceppan M., Fiala R., The influence of dissolved metal ions on the photocatalytic degradation of phenol in aqueous Ti02 suspensions, J. Mol. Catal. 1995, 98, 109-116.
• [11] Dominquez C., Garcia J., Pedraz M.A., Torres A., Galan M.A., Photocatalytic oxidation of organic pollutants in water, Catal. Today 1998, 40, 85-101.
• [12] Tang W.Z., An H., Photocatalytic oxidation of commercial dyes in aqueous solutions, Chemosphere 1995, 31(9), 4157-4170.
• [13] Tang W.Z., An H., Photocatalytic degradation kinetics and mechanism of acid blue 40 by Ti02/UV in aqueous solution, Chemosphere 1995, 31(9), 4171-4183.
• [14] Saiers J., The influence of mineralization products on the coagulation of Ti02 photocatalyst, Langmuir 1999, 15(6), 2071-2076.
• [15] Anielak A., Odbarwianie ścieków przemysłowych w procesie współstrącania i sorpcji, Monografie nr 50, WSI, Koszalin 1995.
• [16] Wang K-H., Hsieh Y-H., Wu Ch-H., Chang Ch-Y., The pH and anion effects on the heterogeneous photocatalytic degradation of o-methylbenzoic acid in Ti02 aqueous suspension, Chemosphere 2000, 40, 389-394.
• [17] Vohra M.S., Tanaka K., Enhanced photocatalytic activity of nafion-coated Ti02, Environ. Sei. Techn. 2001, 35(2), 411-415.
• [18] Gomes de Moraes S., Sanches Freire R., Durán N., Degradation and toxicity reduction of textile effluent by combined photocatalytic and ozonation processes, Chemosphere 2000, 40(4), 369- -373.
• [19] Baran W., Makowski A., Wardas W., Wpływ warunków prowadzenia procesu na fotokatalityczną dekoloryzację roztworu oranżu II z Ti02 i FeCl3, Materiały Konferencji nt. Mikrozanieczyszczenia w środowisku człowieka, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2002, 79-84.