Show simple item record

حفازات حبيبات أكسيد الزنك النانوية في تحطيم الملوثات بالضوء الشمسي أهمية تثبيت الحفاز

dc.contributor.advisorProf. Hikmat Hilal
dc.contributor.authorHussam Ahmad Abdullah Amer
dc.date.accessioned2017-05-03T09:32:12Z
dc.date.available2017-05-03T09:32:12Z
dc.date.issued2012
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.11888/8458
dc.description.abstractThe photo-catalytic degradation of organic contaminants (like dyes, insecticide, pesticide, … etc) in water, air, and soil using ZnO under UV are commonly used procedures. This is due to its low costs, use of sunlight, mild reaction conditions, high photochemical reactivity, low environmental toxicity and stability to photocorrosion. In this work commercial and synthetic nano-particles of zinc oxide and thin films were used in photodegradation of methyl orange (MO) from water under UV-light and direct solar light. ZnSO4.7H2O was used to prepare hexagonal ZnO nano-particles (20-25 nm) by direct precipitation method, and ZnO thin films by chemical bath deposition method. Supported ZnO onto other substances (Activating Carbon, Sand, and Clay to form ZnO/AC, ZnO/Sand, and ZnO/Clay) was also used here to enhance the contaminant photodegradation process. UV-visible scanning, photoluminescence measurements, XRD characterization, and SEM imaging were used to characterize the prepared catalyst systems. Effects of pH, catalytic concentration, contaminant concentration, temperature, and light concentration on photo-degradation rate were studied. Turnover number and Quantum yield were calculated for comparison study. Temperature effect was studied and activation energy was calculated. Photodegradation was faster in neutral medium pH=7. Higher catalyst concentration increased photodegradation, until certain amount then showed no systematic effect. The contaminant concentration speeded up the reaction rate. Temperature showed only small effect on the rate, with only a small calculated value of activation energy. The degradation process was enhanced by concentrating solar light with concaved mirrors. The nano-particle, thin film, and supported ZnO catalyst systems caused complete photodegradation of contaminants after enough time. The ZnO/AC system showed the highest catalyst efficiency. Pre-annealing the ZnO catalysts also enhanced the photodegradation rate.en
dc.description.abstractإن أكسيد الزنك من أشباه الموصلات التي تمتلك فجوة طاقة ((Energy Band واسعة نسبياً ، وحتى تنتقل الالكترونات من حزمة التكافؤ ( ( Valence Band إلى حزمة التوصيل (Conducting Band) فإنها بحاجة إلى ضوء بامواج قصيرة نسبياً فوق البنفسجية. هذا ومن المناسب استخدام الطاقة الشمسية في التحطيم الضوئي لملوثات مختلفة لعدة أسباب، آخذين بالاعتبار أن جزءاً يسيراً من الإشعاع الشمسي الذي يصلنا يمتلك امواجا ضمن الأشعة فوق البنفسجية. إن القدرة العالية لأكسيد الزنك على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية تجعله فعالاً للاستخدام في التحطيم الضوئي، علاوة على كونه رخيص الثمن ومتوفراً ولا يشكل خطورة . لقد تم استخدام أكسيد الزنك المنفرد والمثبت على سطوح الرمل والفخار والكربون كحفاز ضوئي في تحطيم ملوث من صبغة الميثيل البرتقالي, بضوء الشمس المباشر و باستخدام لمبات الأشعة فوق البنفسجية. وقد تم استخدام مطيافية الضوء المرئي وفوق البنفسجي و قياسات مطيافية الوميض وتمثيل الأشعة السينية وصورالميكروسكوب الإلكتروني الماسح في تحليل أكسيد الزنك المنفرد والمثبت على الأسطح, ثم تمت دراسة سرعة تفاعل التحطيم الضوئي تحت ظروف مختلفة من حيث درجة الحموضة ودرجة الحرارة وتركيز الحفاز وتركيز الملوث علاوة على تركيز شدة الإضاءة, وطبيعة الحفاز ونوع المثبت. تبين أن سرعة التفاعل كانت أفضل في المحلول المتعادل منها في الوسط الحمضي أو القاعدي, كذلك فإن زيادة كمية الحفاز عملت على زيادة سرعة تفاعل التحطيم حتى كميات محددة وعند إضافة كميات إضافية لم يلاحظ زيادة اخرى في السرعة. أما زيادة تركيز الملوث فقد أدّت إلى زيادة معدل سرعة التفاعل. وبالنسبة لزيادة درجة حرارة وسط التفاعل فقد أظهرت تأثيرا قليلا في سرعة التفاعل وذلك بسبب صغر طاقة التنشيط التي تم حسابها. هذا وقد تم تسريع عملية التحطيم عن طريق تركيز الضوء الشمسي باستخدام المرايا المقعّرة. علاوة على ذلك فقد تم دراسة أنواع مختلفة من ZnO التجارية والمحضرة حيث عملت جميعا على تحطيم كامل للملوث بعد فترة زمنية كافية. أما أكسيد الزنك المثبّت على الكربون المنشط فقد أظهر أفضل فعالية من بين الحفازات المستخدمة في تحطيم الملوث. وتبيّن كذلك أنه يمكن تحسين فعالية الحفاز بواسطة شوائه قبل استخدامه. بناء على ذلك فقد تم التوصل الى خلاصة مفادها ان اكسيد الزنك يصلح للاستخدام كحفاز في تحطيم الملوثات العضوية قي الماء بواسطة الاشعة الشمسية المباشرة.ar
dc.titleZnO nano-particle catalysts in contaminant degradation processes with solar light Naked and supported systemsen
dc.titleحفازات حبيبات أكسيد الزنك النانوية في تحطيم الملوثات بالضوء الشمسي أهمية تثبيت الحفازar
dc.typeThesis


Files in this item

Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record