DETERMINATION OF PHOTOCATALYTIC DEGRADATION PRODUCTS OF DYE MOLECULES FOUNDED IN TEXTILE WASTEWATER

thumbnail.default.placeholder
Date
2017-06-02
Authors
AL-NASERI, Hiba Alaa Majeed
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Photocatalytic process is widely applied to remove hazardous organic compounds, microorganisms founded in water, volatile organic compounds and plastics waste by decomposing and destructing them founded in wastes. In this process, oxidation and reduction reactions occur on the surface of photocatalytic materials with the help of conduction band electrons and holes generated on valence band under ultraviolet (UV) or visible light radiation. Among the wastes mentioned above, textile based waste water is so important due to the highly toxic dye contents. Characterization of the degradation products of dye molecules obtained at the end of the process is so important in order to reveal the properties of them. Also characterization of the intermediates is so important to find the degradation pathways. Degradation products and intermediates can be followed by two different ways. In the first one the color of the solution is followed with UV-vis spectrometry. In the second way the final products can be founded with gas or liquid chromatography coupled with different types of detectors like flame ionization (FID), thermal conductivity (TCD) and mass (MS). This study is related to find the photocatalytic degradation products of dye molecules founded in textile wastewaters. For this, photocatalytic degradation products of methylene blue (MB) were investigated which are produced in the presence of TiO2 nanoparticles and palladium nanoparticles added PEDOT (PdNPs/PEDOT) under UV irradiation by using UV spectroscopy and liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS). The obtained results showed that the initial structure of MB was decomposed under UV light exposure in both the photocatalytic reactions in which TiO2 nanoparticles and palladium nanoparticles loaded PEDOT (PdNPs/PEDOT) were used. TiO2 nanoparticles are widely used in photocatalytic dye decomposition reactions and degradation products and pathway are given in literature. The results obtained in this study for the photocatalytic degradation of MB with TiO2 nanoparticles under UV light exposure are in consistent with the literature. In the case of PdNPs/PEDOT, new catalyst, the main degradation products are similar to those obtained with TiO2 nanoparticles. So, it can be concluded that photocatalytic degradation of MB by using PdNPs/PEDOT followed the same degradation pathway as TiO2 nanoparticles under UV light exposure. Besides this work provides a good insight into the decomposition products and pathway for the PdNPs/PEDOT assisted photocatalytic degradation of MB molecules under UV light irradiation.
Description
TEKSTİL ATIKSULARINDA BULUNAN BOYA MOLEKÜLLERİNİN FOTOKATALİTİK BOZUNMA ÜRÜNLERİNİN TAYİNİ
ÖZ: Fotokatalitik işlem atıklarda bulunan tehlikeli organik bileşiklerin, su kaynaklı mikroorganizmaların, uçucu organik moleküller gibi havayı kirleten maddelerin ve atık plastiklerin gideriminde sıklıkla uygulanmaktadır. Bu işlemde ultraviyole ve görünür ışık altında iletim bandı elektronları ve değerlik bandında oluşan boşlukların yardımı ile fotokatalitik malzemenin yüzeyinde, atık maddelerin parçalandığı yükseltgenme ve indirgenme reaksiyonları oluşmaktadır. Yukarıda bahsedilen atıklar arasında tekstil bazlı atıklar oldukça zehirli boya içeriği sebebi ile dikkate alınmalıdır. Bu işlem sonucunda elde edilen boya moleküllerinin bozunma ürünlerinin karakterizasyonu bunların özelliklerini açığa çıkarmak için çok önemlidir. Ayrıca ara ürünlerin tayin edilmesi de bozunma yolunun bulunması için çok önemlidir. Bozunma ürünleri ve ara ürünler iki farklı yol ile takip edilebilir. Birincisinde UV Vis spektrometresi kullanılarak renklerinden takip edilir. İkinci yolda ise elde edilen ürünler alev iyonlaşma (FID), ısı iletkenliği ve kütle (MS) dedektörleri gibi farklı dedektörlerle eşleştirilmiş gaz (GC) yada sıvı kromatografisi (LC) ile bulunabilir. Bu çalışma tekstil atıksularında bulunan boya moleküllerinin fotokatalitik bozunma ürünlerinin tayin edilmesi ile ilgilidir. Bunun için TiO2 nanoparçacıklar ve paladyum nanoparçacık eklenmiş PEDOT varlığında ve UV ışığı altında elde edilen metilen mavisinin (MB) fotokatalitik bozunma ürünleri UV-Vis spektroskopisi, ve LC-MS kullanılarak araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, metilen mavisinin UV ışınları altında TiO2 nanoparçacıkların ve paladyum eklenmiş PEDOT (PdNPs/PEDOT) yapılarının kullanıldığı fotokatalitik reaksiyonlarda parçalandığını göstermektedir. TiO2 nanoparçacıklar fotokatalitik boya bozunması reaksiyonlarında yaygın olarak kullanılmaktadır ve bozunma ürünleri ile bozunma yolu literatürde verilmektedir. Bu çalışmada metilen mavisinin UV ışığı altında TiO2 nanoparçacıkları ile fotokatalitik olarak bozunması ile ilgili elde edilen sonuçlar literatür ile uyumludur. Yeni katalizör olan PdNPs/PEDOT da ise, elde edilen bozunma ürünleri, TiO2 nanoparçacıklarla elde edilen ürünler ile benzerlik göstermektedir. Bu sebeple, UV ışığı altında PdNPs/PEDOT ile fotokatalitik olarak metilen mavisinin bozunmasının, TiO2 nanoparçacıkları ile aynı bozunma yolunu takip ettiği sonucuna ulaşılmaktadır. Ayrıca, bu çalışma, UV ışığı altında metilen mavisi moleküllerinin PdNP/PEDOT destekli fotokatalitik bozunumunun ayrışma ürünlerine ve yoluna iyi bir bakış açısı getirmektedir.
Keywords
chemical engineering
Citation