DE202022100881U1 - A system to produce Fe2O3 and Fe2O3 zeolite nanopowders with the highest photocatalytic activity - Google Patents
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Abstract
Ein System zur Herstellung von Fe2O3- und Fe2O3-Zeolith-Nanopulvern, wobei das System umfasst:eine Reinigungskammer zum mehrmaligen Waschen kleiner verrosteter Drähte mit destilliertem Wasser;eine Mischkammer zum Mischen von 4-6 g Drähten mit 30-50 ml HCl, 10-30 ml H2O2und 70-100 ml destilliertem Wasser für 3 Stunden bei 80°C, um Fe3+- und Fe2+-Ionen zu erhalten, wobei 10-20 ml Ammoniaklösung zugegeben werden;einen Rührer zum Rühren der Mischung, bis die Lösung eine blassgelbe Farbe annimmt, wobei eine geeignete Menge NH3zugegeben wird, um einen dunkelbraunen Eisenoxidhydroxid-Niederschlag zu erhalten; undeine Zentrifugenvorrichtung zum mehrmaligen Waschen des Niederschlags durch einen 10-minütigen Zentrifugationsprozess, wobei das resultierende gefällte (FeOOH)-Pulver gewaschen und an der Luft bei 80 °C getrocknet wird, wobei FeOOH bei 550 °C kalziniert wird, um Hämatit-Nanopartikel (α-Fe2O3NPs) zu erhalten.A system for producing Fe2O3 and Fe2O3 zeolite nanopowders, the system comprising:a cleaning chamber for washing small rusted wires with distilled water several times;a mixing chamber for mixing 4-6 g wires with 30-50 ml HCl, 10- 30mL H2O2 and 70-100mL distilled water for 3 hours at 80°C to obtain Fe3+ and Fe2+ ions, adding 10-20mL ammonia solution; a stirrer to stir the mixture until the solution turns pale yellow color , adding an appropriate amount of NH3 to obtain a dark brown iron oxide hydroxide precipitate; anda centrifugal device for washing the precipitate several times by a 10-minute centrifugation process, washing the resulting precipitated (FeOOH) powder and drying it in air at 80°C, whereby FeOOH is calcined at 550°C to obtain hematite nanoparticles (α -Fe2O3NPs).
Description
BEREICH DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf ein System zur Herstellung von Fe2O3- und Fe2O3-Zeolith-Nanopulvern mit hervorragender photokatalytischer Aktivität unter Verwendung von verrosteten Eisenabfällen und natürlichem Zeolith.The present disclosure relates to a system for preparing Fe 2 O 3 and Fe 2 O 3 zeolite nanopowders with excellent photocatalytic activity using rusted iron waste and natural zeolite.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Durch die Korrosion von Eisendrähten in der Atmosphäre entsteht jedes Jahr eine große Menge an rostigem Eisen. Dies führt zur Bildung von Millionen Tonnen rostiger Abfälle. Folglich wird das Rosten von Eisen zu einem Problem von weltweiter Bedeutung. Daher können Fe2O3-Nanopartikel, die aus verrosteten Eisenabfällen hergestellt werden, als praktikable Alternative zu synthetischen und natürlichen Eisenvorräten betrachtet werden. Für die Herstellung von Fe2O3-Nanostrukturen wurden zahlreiche Techniken angewandt, darunter hydrothermale Verfahren, chemische Fällung, Sol-Gel, thermische Verdampfung und Sprühpyrolyse. Die meisten dieser Verfahren erfordern einen hohen Energieaufwand, komplizierte Reaktionen und eine geringe Produktausbeute. Die chemische Fällung gilt als die effektivste Methode zur Herstellung von Fe2O3, da keine speziellen Zusatzstoffe oder Geräte erforderlich sind.Corrosion of iron wires in the atmosphere creates a large amount of rusty iron every year. This leads to the formation of millions of tons of rusty waste. Consequently, iron rusting is becoming a problem of world importance. Therefore, Fe 2 O 3 nanoparticles produced from rusted iron waste can be considered as a viable alternative to synthetic and natural iron stocks. Numerous techniques have been used to fabricate Fe 2 O 3 nanostructures, including hydrothermal methods, chemical precipitation, sol-gel, thermal evaporation, and spray pyrolysis. Most of these processes require high energy expenditure, complicated reactions, and low product yields. Chemical precipitation is considered to be the most effective method for producing Fe 2 O 3 as it does not require any special additives or equipment.
In Anbetracht der vorstehenden Ausführungen wird deutlich, dass ein System zur Herstellung von Fe2O3- und Fe2O3-Zeolith-Nanopulvern unter Verwendung von verrosteten Eisenabfällen und natürlichem Zeolith erforderlich ist.In view of the above, it is clear that a system is needed to produce Fe 2 O 3 and Fe 2 O 3 zeolite nanopowders using rusted iron waste and natural zeolite.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die vorliegende Offenlegung zielt darauf ab, ein System bereitzustellen, das die Eisenvorläufer durch Rostabfälle als Eisenquelle für die Synthese von Fe2O3 und Fe2O3-Zeolith durch kostengünstige chemische Fällung ersetzt. Der hergestellte Fe2O3-Zeolith-Photokatalysator wird für den Photoabbau des schädlichen MB-Farbstoffs eingesetzt.The present disclosure aims to provide a system that replaces the iron precursors with rust wastes as an iron source for the synthesis of Fe 2 O 3 and Fe 2 O 3 zeolite by inexpensive chemical precipitation. The Fe 2 O 3 zeolite photocatalyst produced is used for the photodegradation of the harmful MB dye.
In einer Ausführungsform wird ein System zur Herstellung von Fe2O3- und Fe2O3-Zeolith-Nanopulvern unter Verwendung von verrosteten Eisenabfällen und natürlichem Zeolith offenbart, das eine Reinigungskammer zum mehrmaligen Waschen kleiner verrosteter Drähte mit destilliertem Wasser umfasst. Das System umfasst ferner eine Mischkammer zum Mischen von 4-6 g Drähten mit 30-50 ml HCl, 10-30 ml H2O2 und 70-100 ml destilliertem Wasser für 3 Stunden bei 80 °C, um Fe3+- und Fe2+-Ionen zu erhalten, wobei 10-20 ml Ammoniaklösung hinzugefügt werden. Das System umfasst ferner einen Rührer zum Rühren der Mischung, bis die Lösung eine blassgelbe Farbe annimmt, wobei eine geeignete Menge NH3 zugegeben wird, um einen dunkelbraunen Eisenoxidhydroxid-Niederschlag zu erhalten. Das System umfasst ferner eine Zentrifugenvorrichtung zum mehrmaligen Waschen des Niederschlags durch einen 10-minütigen Zentrifugationsprozess, wobei das resultierende ausgefällte (FeOOH) Pulver gewaschen und an der Luft bei 80 °C getrocknet wird, wobei FeOOH bei 550 °C kalziniert wird, um Hämatit-Nanopartikel (α-Fe2O3 NPs) zu erhalten.In one embodiment, a system for producing Fe 2 O 3 and Fe 2 O 3 zeolite nanopowders using rusted iron waste and natural zeolite is disclosed that includes a cleaning chamber for washing small rusted wires multiple times with distilled water. The system further includes a mixing chamber for mixing 4-6 g wires with 30-50 ml HCl, 10-30 ml H 2 O 2 and 70-100 ml distilled water for 3 hours at 80 °C to remove Fe 3+ - and Obtain Fe 2+ ions by adding 10-20 ml of ammonia solution. The system further includes a stirrer for stirring the mixture until the solution turns a pale yellow color, adding an appropriate amount of NH 3 to obtain a dark brown iron oxide hydroxide precipitate. The system further includes a centrifuge device for washing the precipitate several times through a 10-minute centrifugation process, the resulting precipitated (FeOOH) powder is washed and air-dried at 80°C, FeOOH is calcined at 550°C to obtain hematite to obtain nanoparticles (α-Fe 2 O 3 NPs).
In einer anderen Ausführungsform verliert das FeOOH ein Wassermolekül und bildet α-Fe2O3 gemäß der chemischen Reaktion: FeOOH → Fe2O3 + H2O beim Erhitzen.In another embodiment, the FeOOH loses a water molecule and forms α-Fe 2 O 3 according to the chemical reaction: FeOOH → Fe 2 O 3 + H 2 O upon heating.
In einer anderen Ausführungsform werden 5 g Rohzeolith mechanisch durch Kugelmahlen bei 5000 U/min für 8 h ausgelöst, mit destilliertem Wasser gewaschen und an der Luft getrocknet, wobei 1 g Fe2O3 und 1 g aktivierter Zeolith zu 100 ml destilliertem Wasser für 2 h unter Ultraschall hinzugegeben werden und die resultierende Mischung bei 70 °C für 10 h getrocknet wird, wobei die Fe2O3- und Fe2O3-Zeolith-Photokatalysatoren bei 550 °C für 2 h kalziniert werden.In another embodiment, 5 g crude zeolite is mechanically disintegrated by ball milling at 5000 rpm for 8 h, washed with distilled water and air dried, adding 1 g Fe 2 O 3 and 1 g activated zeolite to 100 ml distilled water for 2 h are added under ultrasound and the resulting mixture is dried at 70 °C for 10 h, calcining the Fe 2 O 3 and Fe 2 O 3 zeolite photocatalysts at 550 °C for 2 h.
In einer anderen Ausführungsform enthält eine Zusammensetzung 5 g Drähte, 40 ml HCl, 20 ml H2O2, 80 ml destilliertes Wasser, 15 ml Ammoniaklösung und NH3 in einem Verhältnis von 1:1 mit Wasser.In another embodiment, a composition contains 5 g wires, 40 ml HCl, 20 ml H 2 O 2 , 80 ml distilled water, 15 ml ammonia solution and NH 3 in a 1:1 ratio with water.
In einer anderen Ausführungsform werden 15 ml Ammoniaklösung mit einer Konzentration von 25 Gew.-% unter intensivem Rühren tropfenweise zu der Eisenlösung gegeben.In another embodiment, 15 ml of ammonia solution with a concentration of 25% by weight are added dropwise to the iron solution with intensive stirring.
In einer anderen Ausführungsform verliert das FeOOH ein Wassermolekül und bildet beim Erhitzen in einer chemischen Reaktion α-Fe2O3.In another embodiment, the FeOOH loses a water molecule and forms α-Fe 2 O 3 in a chemical reaction upon heating.
Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist die Herstellung von Fe2O3- und Fe2O3-Zeolith-Nanopulvern durch chemische Fällung unter Verwendung von verrosteten Eisenabfällen und natürlichem Zeolith.The subject of the present disclosure is the preparation of Fe 2 O 3 and Fe 2 O 3 zeolite nanopowders by chemical precipitation using rusted iron waste and natural zeolite.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenlegung ist es, die Eisenvorläufer durch Rostabfälle als Eisenquelle für den Photoabbau des schädlichen MB-Farbstoffs zu ersetzen.Another objective of the present disclosure is to replace the iron precursors with rust waste as the iron source for the photodegradation of the harmful MB dye.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein schnelles und kostengünstiges System zum Ersatz der Eisenvorläufer durch Rostabfälle als Eisenquelle für die Synthese von Fe2O3 und Fe2O3-Zeolith durch kostengünstige chemische Fällung bereitzustellen.Another object of the present invention is to provide a rapid and inexpensive system for replacing the iron precursors with rust waste as the iron source for the synthesis of Fe 2 O 3 and Fe 2 O 3 - Provide zeolite by inexpensive chemical precipitation.
Um die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung weiter zu verdeutlichen, wird eine genauere Beschreibung der Erfindung durch Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen gegeben, die in den beigefügten Figuren dargestellt sind. Es wird davon ausgegangen, dass diese Figuren nur typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen und daher nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung anzusehen sind. Die Erfindung wird mit zusätzlicher Spezifität und Detail mit den beigefügten Figuren beschrieben und erläutert werden.In order to further clarify the advantages and features of the present disclosure, a more detailed description of the invention is provided by reference to specific embodiments that are illustrated in the accompanying figures. It is understood that these figures represent only typical embodiments of the invention and are therefore not to be considered as limiting the scope of the invention. The invention will be described and illustrated with additional specificity and detail with the accompanying figures.
Figurenlistecharacter list
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Figuren gelesen wird, in denen gleiche Zeichen gleiche Teile in den Figuren darstellen, wobei:
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1 ein Blockdiagramm eines Systems zur Herstellung von Fe2O3- und Fe2O3-Zeolith-Nanopulvern unter Verwendung von verrosteten Eisenabfällen und natürlichem Zeolith gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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1 12 shows a block diagram of a system for preparing Fe 2 O 3 and Fe 2 O 3 zeolite nanopowders using rusted iron waste and natural zeolite according to an embodiment of the present disclosure.
Der Fachmann wird verstehen, dass die Elemente in den Figuren der Einfachheit halber dargestellt sind und nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet wurden. Die Flussdiagramme veranschaulichen beispielsweise das Verfahren anhand der wichtigsten Schritte, um das Verständnis der Aspekte der vorliegenden Offenbarung zu verbessern. Darüber hinaus kann es sein, dass eine oder mehrere Komponenten der Vorrichtung in den Figuren durch herkömmliche Symbole dargestellt sind, und dass die Figuren nur die spezifischen Details zeigen, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung relevant sind, um die Figuren nicht mit Details zu überfrachten, die für Fachleute, die mit der vorliegenden Beschreibung vertraut sind, leicht erkennbar sind.Those skilled in the art will understand that the elements in the figures are presented for simplicity and are not necessarily drawn to scale. For example, the flow charts illustrate the method of key steps to enhance understanding of aspects of the present disclosure. Furthermore, one or more components of the device may be represented in the figures by conventional symbols, and the figures only show the specific details relevant to an understanding of the embodiments of the present disclosure to avoid deleting the figures with details to overload, which are easily recognizable to those skilled in the art familiar with the present description.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Um das Verständnis der Erfindung zu fördern, wird nun auf die in den Figuren dargestellte Ausführungsform Bezug genommen und diese mit bestimmten Worten beschrieben. Es versteht sich jedoch von selbst, dass damit keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, wobei solche Änderungen und weitere Modifikationen des dargestellten Systems und solche weiteren Anwendungen der darin dargestellten Grundsätze der Erfindung in Betracht gezogen werden, wie sie einem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung normalerweise einfallen würden.For the purposes of promoting an understanding of the invention, reference will now be made to the embodiment illustrated in the figures and specific language will be used to describe the same. It should be understood, however, that no limitation on the scope of the invention is intended, and such alterations and further modifications to the illustrated system and such further applications of the principles of the invention set forth therein are contemplated as would occur to those skilled in the art invention would normally come to mind.
Der Fachmann wird verstehen, dass die vorstehende allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd für die Erfindung sind und nicht als einschränkend angesehen werden.Those skilled in the art will understand that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory of the invention and are not to be taken as limiting.
Wenn in dieser Beschreibung von „einem Aspekt“, „einem anderen Aspekt“ oder ähnlichem die Rede ist, bedeutet dies, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist. Daher können sich die Ausdrücke „in einer Ausführungsform“, „in einer anderen Ausführungsform“ und ähnliche Ausdrücke in dieser Beschreibung alle auf dieselbe Ausführungsform beziehen, müssen es aber nicht.When this specification refers to "an aspect," "another aspect," or the like, it means that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is present in at least one embodiment included in the present disclosure. Therefore, the phrases "in one embodiment," "in another embodiment," and similar phrases throughout this specification may or may not all refer to the same embodiment.
Die Ausdrücke „umfasst“, „enthaltend“ oder andere Variationen davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken, so dass ein Verfahren oder eine Methode, die eine Liste von Schritten umfasst, nicht nur diese Schritte einschließt, sondern auch andere Schritte enthalten kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder zu einem solchen Verfahren oder einer solchen Methode gehören. Ebenso schließen eine oder mehrere Vorrichtungen oder Teilsysteme oder Elemente oder Strukturen oder Komponenten, die mit „umfasst...a“ eingeleitet werden, nicht ohne weitere Einschränkungen die Existenz anderer Vorrichtungen oder anderer Teilsysteme oder anderer Elemente oder anderer Strukturen oder anderer Komponenten oder zusätzlicher Vorrichtungen oder zusätzlicher Teilsysteme oder zusätzlicher Elemente oder zusätzlicher Strukturen oder zusätzlicher Komponenten aus.The terms "comprises," "including," or other variations thereof are intended to cover non-exclusive inclusion, such that a method or method that includes a list of steps includes not only those steps, but may also include other steps that are not expressly stated or pertaining to any such process or method. Likewise, any device or subsystem or element or structure or component preceded by "comprises...a" does not, without further limitation, exclude the existence of other devices or other subsystem or other element or other structure or other component or additional device or additional subsystems or additional elements or additional structures or additional components.
Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, allgemein verstanden wird. Das System, die Methoden und die Beispiele, die hier angegeben werden, dienen nur der Veranschaulichung und sind nicht als Einschränkung gedacht.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one skilled in the art to which this invention pertains. The system, methods, and examples provided herein are for purposes of illustration only and are not intended to be limiting.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren im Detail beschrieben.Embodiments of the present disclosure are described in detail below with reference to the attached figures.
In
In einer Ausführungsform ist eine Mischkammer 104 mechanisch mit der Reinigungskammer 102 verbunden, in der 4-6 g Drähte mit 30-50 ml HCl, 10-30 ml H2O2 und 70-100 ml destilliertem Wasser 3 Stunden lang bei 80 °C gemischt werden, um Fe3+- und Fe2+-Ionen zu erhalten, wobei 10-20 ml Ammoniaklösung hinzugefügt werden.In one embodiment, a
In einer Ausführungsform ist ein Rührer 106 mit der Mischkammer 104 konfiguriert, um das Gemisch zu rühren, bis die Lösung eine blassgelbe Farbe annimmt, wobei eine angemessene Menge NH3 zugegeben wird, um einen dunkelbraunen Niederschlag aus Eisenoxidhydroxid zu erhalten.In one embodiment, an
In einer Ausführungsform wird eine Zentrifugenvorrichtung 108 zum mehrmaligen Waschen des Niederschlags durch einen 10-minütigen Zentrifugationsprozess verwendet, wobei das resultierende ausgefällte (FeOOH) Pulver gewaschen und an der Luft bei 80 °C getrocknet wird, wobei FeOOH bei 550 °C kalziniert wird, um Hämatit-Nanopartikel (α-Fe2O3 NPs) zu erhalten.In one embodiment, a
In einer anderen Ausführungsform verliert das FeOOH ein Wassermolekül und bildet α-Fe2O3 gemäß der chemischen Reaktion: FeOOH → Fe2O3 + H2O beim Erhitzen.In another embodiment, the FeOOH loses a water molecule and forms α-Fe 2 O 3 according to the chemical reaction: FeOOH → Fe 2 O 3 + H 2 O upon heating.
In einer anderen Ausführungsform werden 5 g Rohzeolith mechanisch durch Kugelmahlen bei 5000 U/min für 8 h ausgelöst, mit destilliertem Wasser gewaschen und an der Luft getrocknet, wobei 1 g Fe2O3 und 1 g aktivierter Zeolith zu 100 ml destilliertem Wasser für 2 h unter Ultraschall hinzugegeben werden und die resultierende Mischung bei 70 °C für 10 h getrocknet wird, wobei die Fe2O3- und Fe2O3-Zeolith-Photokatalysatoren bei 550 °C für 2 h kalziniert werden.In another embodiment, 5 g crude zeolite is mechanically disintegrated by ball milling at 5000 rpm for 8 h, washed with distilled water and air dried, adding 1 g Fe 2 O 3 and 1 g activated zeolite to 100 ml distilled water for 2 h are added under ultrasound and the resulting mixture is dried at 70 °C for 10 h, calcining the Fe 2 O 3 and Fe 2 O 3 zeolite photocatalysts at 550 °C for 2 h.
In einer anderen Ausführungsform enthält eine Zusammensetzung 5g Drähte, 40 ml HCl, 20 ml H2O2, 80 ml destilliertes Wasser, 15 ml Ammoniaklösung und NH3 in einem Verhältnis von 1:1 mit Wasser.In another embodiment, a composition contains 5 g wires, 40 ml HCl, 20 ml H 2 O 2 , 80 ml distilled water, 15 ml ammonia solution and NH 3 in a 1:1 ratio with water.
In einer anderen Ausführungsform werden 15 ml Ammoniaklösung mit einer Konzentration von 25 Gew.-% unter intensivem Rühren tropfenweise zu der Eisenlösung gegeben.In another embodiment, 15 ml of ammonia solution with a concentration of 25% by weight are added dropwise to the iron solution with intensive stirring.
In einer anderen Ausführungsform verliert das FeOOH ein Wassermolekül und bildet beim Erhitzen in einer chemischen Reaktion α-Fe2O3.In another embodiment, the FeOOH loses a water molecule and forms α-Fe 2 O 3 in a chemical reaction upon heating.
Charakterisierungen:Characterizations:
Die Röntgenbeugungsanalyse (XRD) wurde mit einem Philips X'Pert Pro MRD-Diffraktometer (λ = 0.154 nm) bei einer Betriebsspannung von 40 kV durchgeführt, um die Kristallstruktur von Zeolith, Fe2O3 und Fe2O3-Zeolith zu ermitteln. Die Morphologie der Proben wird mit einem JEOL JSM-5400LV Rasterelektronenmikroskop (SEM) beobachtet. Die chemische Zusammensetzung wird mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX, JEOL JED-2300 SEM) untersucht. Die optischen Eigenschaften der Proben werden mit einem UV-Vis-Doppelstrahlspektrophotometer (PerkinElmer Lamba 900) gemessen. Die Fourier-Transformations-Infrarot-Spektren (FTIR) der Photokatalysatoren werden mit dem Vertex 70 FTIR-FT Raman-Spektrometer untersucht.X-ray diffraction (XRD) analysis was performed with a Philips X'Pert Pro MRD diffractometer (λ=0.154 nm) at an operating voltage of 40 kV to determine the crystal structure of zeolite, Fe 2 O 3 and Fe 2 O 3 zeolite. The morphology of the samples is observed with a JEOL JSM-5400LV scanning electron microscope (SEM). The chemical composition is examined with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX, JEOL JED-2300 SEM). The optical properties of the samples are measured with a UV-Vis dual beam spectrophotometer (PerkinElmer Lamba 900). The Fourier transform infrared (FTIR) spectra of the photocatalysts are examined with the Vertex 70 FTIR-FT Raman spectrometer.
Photokatalytische Entfernung von MB-Farbstoff:Photocatalytic removal of MB dye:
Die photokatalytischen Eigenschaften des Fe2O3-Zeolith-Photokatalysators werden in Bezug auf MB-Farbstoff als typischen organischen Schadstoff unter Sonnenlichtbeleuchtung untersucht. Die photokatalytischen Messungen werden in einem kegelförmigen Gefäß unter Rühren (500 U/min) in der Stadt Beni-Suef (Ägypten) an sonnenbeschienenen Wintertagen (Februar 2021) von 10 Uhr bis 15 Uhr durchgeführt. Der Sonnenscheinwinkel beträgt 104° Ost-Südost und die Durchschnittstemperatur ~ 20°C.
Einfluss der Expositionszeit und der unterstützenden Rolle des Katalysators:Influence of the exposure time and the supporting role of the catalyst:
Der Einfluss der Expositionszeit auf die photokatalytische Entfernung von MB wird unter Verwendung von 20 mg und 60 mg des gewünschten Photokatalysators (Zeolith, Fe2O3 oder Fe2O3-Zeolith) in 10 mg/L Farbstofflösung (100 ml) bei pH 7 und 20 °C untersucht. Die unterstützende Rolle des Zeoliths bei der Verbesserung der katalytischen Leistung von Fe2O3 wird durch die Anwendung von Fe2O3 und Fe2O3-Zeolith für den katalytischen Photoabbau von MB auf der Grundlage einer vergleichenden Analyse untersucht.The influence of exposure time on the photocatalytic removal of MB is determined using 20 mg and 60 mg of the desired photocatalyst (zeolite, Fe 2 O 3 or Fe 2 O 3 -zeolite) in 10 mg/L dye solution (100 ml) at pH 7 and 20 °C examined. The supporting role of zeolite in enhancing the catalytic performance of Fe 2 O 3 is investigated by applying Fe 2 O 3 and Fe 2 O 3 zeolite for the catalytic photodegradation of MB based on a comparative analysis.
Einfluss der MB-Ausgangskonzentration:Influence of the initial MB concentration:
Die Einflüsse der MB-Ausgangskonzentrationen (5-30 mg/L) auf die MB-Farbstoff-Entfernungszeitmerkmale werden untersucht. Diese Studie wird mit 20 mg Fe2O3-Zeolith-Katalysator in 100 ml MB-Farbstofflösungen bei pH 7 und 20 °C durchgeführt.The influences of starting MB concentrations (5-30 mg/L) on MB dye removal time characteristics are examined. This study is performed with 20 mg Fe 2 O 3 zeolite catalyst in 100 ml MB dye solutions at pH 7 and 20 °C.
Einfluss der Dosis des Photokatalysators:Influence of the dose of the photocatalyst:
Die Auswirkungen der Fe2O3-Zeolith-Photokatalysatordosis (20, 35, 50, 62 und 75 mg) auf den Photoabbau des MB-Farbstoffs werden bis zu einer Expositionszeit von 30 s getestet. Die Messungen wurden mit 10 mg/L MB-Farbstofflösungen bei pH 7 und 20 °C durchgeführt. Außerdem wird die durchschnittliche MB-Farbstoffentfernung als Einzelpunktmessung bei 30 s unter Verwendung verschiedener Katalysatormassen mit 10 mg/L MB-Farbstofflösungen bei pH 7 und 20 °C gemessen.The effects of the Fe 2 O 3 -zeolite photocatalyst dose (20, 35, 50, 62 and 75 mg) on the photodegradation of the MB dye are tested up to an exposure time of 30 s. The measurements were carried out with 10 mg/L MB dye solutions at pH 7 and 20 °C. In addition, the average MB dye removal is measured as a single point measurement at 30 s using different catalyst masses with 10 mg/L MB dye solutions at pH 7 and 20 °C.
Einfluss des pH-Wertes:Influence of the pH value:
0.1 M NaOH- und HCL-Lösungen werden zur Kontrolle des pH-Wertes von 100 mL MB-Lösungen mit einer Ausgangskonzentration von 10 mg/L Farbstoff verwendet. Die Einflüsse der pH-Werte auf die Photodegradation der vorbereiteten MB-Lösungen werden mit 20 mg des Photokatalysators unter Aussetzung des natürlichen Sonnenlichts für 30 Sekunden bei ~ 20 °C untersucht.0.1 M NaOH and HCL solutions are used to control the pH of 100 mL MB solutions with an initial concentration of 10 mg/L dye. The influences of pH values on the photodegradation of the prepared MB solutions are studied with 20 mg of the photocatalyst under exposure to natural sunlight for 30 seconds at ~20 °C.
Stabilität des Fe2O3-Zeolith-Photokatalysators:Stability of Fe 2 O 3 zeolite photocatalyst:
Die Wiederverwendbarkeit des Fe2O3-Zeolith-Photokatalysators für den MB-Farbstoffabbau wird in zehn aufeinanderfolgenden Durchgängen untersucht. Die Messungen werden für 30 Sekunden unter Verwendung von 75 mg Fe2O3-Zeolith und 10 mg/L Ausgangs-MB bei pH 7 durchgeführt. Vor jeder Wiederverwendbarkeit wird ein Waschvorgang mit H2O und ein Trocknungsvorgang bei 70°C für 120 Minuten durchgeführt. Es werden zehn Wiederverwendbarkeitszyklen mit Sonnenlicht alle 30 Sekunden durchgeführt.The reusability of the Fe 2 O 3 -zeolite photocatalyst for MB dye degradation is investigated in ten consecutive runs. Measurements are performed using 75 mg Fe 2 O 3 zeolite and 10 mg/L starting MB at pH 7 for 30 seconds. Before each reusability, a washing process with H 2 O and a drying process at 70°C for 120 minutes is carried out. Ten reusability cycles are performed with sunlight every 30 seconds.
Der Fe2O3-Zeolith-Photokatalysator wies kleinere Abmessungen und eine höhere Lichtabsorption im sichtbaren Licht auf als Fe2O3. Sowohl Fe2O3 als auch Fe2O3-Zeolith werden als Photokatalysatoren für den Abbau von Methylenblau (MB) unter Sonnenlicht verwendet. Die Auswirkungen der Kontaktzeit, der MB-Ausgangskonzentration, der Fe2O3-Zeolith-Dosis und des pH-Werts auf die photokatalytische Leistung werden untersucht. Der vollständige photokatalytische Abbau von MB-Farbstoff (10 mg/L) wird mit 75 mg Fe2O3-Zeolith unter sichtbarem Licht nach 30 Sekunden erreicht, was nach unserem Kenntnisstand die bisher höchste Leistung für Photokatalysatoren auf Fe2O3-Basis darstellt. Dieser Photokatalysator hat auch eine bemerkenswerte Stabilität und Wiederverwertbarkeit gezeigt. Die Kinetik und die Mechanismen des photokatalytischen Prozesses werden untersucht. Daher kann die aktuelle Arbeit industriell als kostengünstige Methode zur Beseitigung des schädlichen MB-Farbstoffs aus dem Abwasser und zum Recycling der verrosteten Eisendrähte eingesetzt werden.The Fe 2 O 3 zeolite photocatalyst was smaller in size and higher in visible light absorption than Fe 2 O 3 . Both Fe 2 O 3 and Fe 2 O 3 zeolite are used as photocatalysts for the degradation of methylene blue (MB) under sunlight. The effects of contact time, initial MB concentration, Fe 2 O 3 zeolite dose, and pH on photocatalytic performance are studied. Complete photocatalytic degradation of MB dye (10 mg/L) is achieved with 75 mg Fe 2 O 3 zeolite under visible light after 30 seconds, which to our knowledge represents the highest performance for Fe 2 O 3 -based photocatalysts to date . This photocatalyst has also shown remarkable stability and recyclability. The kinetics and mechanisms of the photocatalytic process are studied. Therefore, the current work can be used industrially as a cost-effective method of removing the harmful MB dye from wastewater and recycling the rusted iron wires.
Die Figuren und die vorangehende Beschreibung geben Beispiele für Ausführungsformen. Der Fachmann wird verstehen, dass eines oder mehrere der beschriebenen Elemente durchaus zu einem einzigen Funktionselement kombiniert werden können. Alternativ dazu können bestimmte Elemente in mehrere Funktionselemente aufgeteilt werden. Elemente aus einer Ausführungsform können einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Die Reihenfolge der hier beschriebenen Prozesse kann beispielsweise geändert werden und ist nicht auf die hier beschriebene Weise beschränkt. Darüber hinaus müssen die Handlungen eines Flussdiagramms nicht in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden; auch müssen nicht unbedingt alle Handlungen ausgeführt werden. Auch können die Handlungen, die nicht von anderen Handlungen abhängig sind, parallel zu den anderen Handlungen ausgeführt werden. Der Umfang der Ausführungsformen ist durch diese spezifischen Beispiele keineswegs begrenzt. Zahlreiche Variationen sind möglich, unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung explizit aufgeführt sind oder nicht, wie z. B. Unterschiede in der Struktur, den Abmessungen und der Verwendung von Materialien. Der Umfang der Ausführungsformen ist mindestens so groß wie in den folgenden Ansprüchen angegeben.The figures and the preceding description give examples of embodiments. Those skilled in the art will understand that one or more of the elements described may well be combined into a single functional element. Alternatively, certain elements can be broken down into multiple functional elements. Elements from one embodiment may be added to another embodiment. For example, the order of the processes described herein may be changed and is not limited to the manner described herein. In addition, the acts of a flowchart need not be performed in the order presented; also, not all actions must necessarily be carried out. Also, the actions that are not dependent on other actions can be performed in parallel with the other actions. The scope of the embodiments is in no way limited by these specific examples. Numerous variations are possible, regardless of whether they are explicitly mentioned in the description or not, e.g. B. Differences in structure, dimensions and use of materials. The scope of the embodiments is at least as broad as indicated in the following claims.
Vorteile, andere Vorzüge und Problemlösungen wurden oben im Hinblick auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben. Die Vorteile, Vorzüge, Problemlösungen und Komponenten, die dazu führen können, dass ein Vorteil, ein Vorteil oder eine Lösung auftritt oder ausgeprägter wird, sind jedoch nicht als kritisches, erforderliches oder wesentliches Merkmal oder Komponente eines oder aller Ansprüche zu verstehen.Advantages, other benefits, and solutions to problems have been described above with respect to particular embodiments. However, the benefits, advantages, solutions, and components that may cause an advantage, advantage, or solution to occur or become more pronounced are not to be construed as a critical, required, or essential feature or component of any or all claims.
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- Ein System zur Herstellung von Fe2O3- und Fe2O3-Zeolith-Nanopulvern unter Verwendung von verrosteten Eisenabfällen und natürlichem ZeolithA system for the production of Fe 2 O 3 and Fe 2 O 3 zeolite nanopowders using rusted iron waste and natural zeolite
- 102102
- Eine ReinigungskammerA cleaning chamber
- 104104
- Eine MischkammerA mixing chamber
- 106106
- Ein RührwerkA stirrer
- 108108
- Eine ZentrifugenvorrichtungA centrifuge device
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE202022100881.7U DE202022100881U1 (en) | 2022-02-16 | 2022-02-16 | A system to produce Fe2O3 and Fe2O3 zeolite nanopowders with the highest photocatalytic activity |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE202022100881.7U DE202022100881U1 (en) | 2022-02-16 | 2022-02-16 | A system to produce Fe2O3 and Fe2O3 zeolite nanopowders with the highest photocatalytic activity |
Publications (1)
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2022
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|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification | ||
| R082 | Change of representative |
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