کارایی فتوکاتالیست‌های دی‌اکسید تیتانیوم (TiO2) و اکسید روی (ZnO) در حذف آمونیاک از فاضلاب سنتتیک: مقایسه تأثیر نور طبیعی و مصنوعی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 گروه شیلات، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

3 گروه شیلات، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

چکیده

پیشینه و هدف: در دهه‌های اخیر، ورود ترکیبات نیتروژنی مانند نیترات، نیتریت و آمونیاک به منابع آبی به یک معضل زیست‌محیطی جدی تبدیل شده است. این آلاینده‌ها نه تنها سلامت انسان را تهدید می‌کنند، بلکه موجب یوتریفیکاسیون و تخریب اکوسیستم‌های آبی می‌شوند. در این پژوهش، کارایی فتوکاتالیست‌های دی‌اکسید تیتانیوم (TiO₂) و اکسید روی (ZnO) در حذف آمونیاک از فاضلاب سنتتیک مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: آزمایش‌ها در شرایط نور طبیعی و مصنوعی با غلظت‌های مختلف فتوکاتالیست‌ها انجام شد.
نتایج: نتایج نشان داد که هر دو فتوکاتالیست تحت تابش نور مصنوعی عملکرد بهتری داشتند، به‌طوری‌که در حضور TiO₂ با غلظت 5/0 گرم بر لیتر و نور LED، راندمان حذف آمونیاک به 67/97% رسید. ZnO نیز در شرایط مشابه راندمان 34/90% را نشان داد.
بحث: کاهش غلظت فتوکاتالیست‌ها منجر به افزایش کارایی تصفیه شد، که نشان‌دهنده اهمیت بهینه‌سازی غلظت و شرایط نوری در فرآیندهای فتوکاتالیستی است. این یافته‌ها پتانسیل بالای استفاده از فناوری فتوکاتالیستی در تصفیه فاضلاب‌های صنعتی و کشاورزی را نشان می‌دهند و می‌توانند به توسعه سیستم‌های تصفیه کارآمد و پایدار کمک کنند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Efficiency of Titanium Dioxide (TiO2) and Zinc Oxide (ZnO) Photocatalysts in Ammonia Removal from Synthetic Wastewater: A Comparison of Natural and Artificial Light Effects

نویسندگان [English]

  • Arash Javanshir khoei 1
  • Kiadokht Rezaei 2
  • Majid Jafari hemmat 3
1 Associate Professor, Department of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
2 Department of Fisheries, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
3 Department of Fisheries, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده [English]

Background and Objective: In recent decades, the discharge of nitrogenous compounds such as nitrate, nitrite, and ammonia into water bodies has become a serious environmental concern. These pollutants threaten human health and contribute to eutrophication and the degradation of aquatic ecosystems. This study evaluates the efficiency of titanium dioxide (TiO₂) and zinc oxide (ZnO) photocatalysts in removing ammonia from synthetic wastewater under natural and artificial light conditions, aiming to optimize photocatalytic wastewater treatment processes.
Materials and Methods: Experiments were conducted using TiO₂ and ZnO photocatalysts at varying concentrations under both natural and artificial (LED) light. Synthetic wastewater containing ammonia was treated, and removal efficiency was measured. Key parameters included photocatalyst concentration (e.g., 0.5 g/L), light source, and reaction time. The ammonia removal efficiency was quantified using standard analytical methods.
Results: Both photocatalysts showed higher efficiency under artificial light, with TiO₂ achieving 97.67% ammonia removal (0.5 g/L, LED) and ZnO reaching 90.34% under similar conditions. Reducing photocatalyst concentration improved treatment efficiency, emphasizing the need for optimized concentration and light conditions.
Conclusion: The study demonstrates the high potential of TiO₂ and ZnO photocatalysts for ammonia removal, particularly under artificial light. These findings support the application of photocatalytic technology in industrial and agricultural wastewater treatment, offering a pathway toward sustainable and efficient water purification systems. Further research should focus on scaling up the process for real-world applications.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Photocatalyst
  • titanium dioxide
  • zinc oxide
  • Wastewater Treatment
  • Nitrogenous Pollutants