Optimization of oxidizing conditions of hydrogen peroxide based on the catalytic activity of nanometal zeolite-Y compounds using central composite design experiment

Optimization of oxidizing conditions of hydrogen peroxide based on the catalytic activity of nanometal zeolite-Y compounds using central composite design experiment

Code: G-91374

Authors: فاطمه روان نخجوانی © ℗, رضوان زنده دل, سمیه فرهنگ دهقان, داوود پناهی

Schedule: Not Scheduled!

Tag: Chemical factors

Download: Download Poster

Abstract:

Background and Aim

آب‌اکسیژنه به‌طور گسترده به‌عنوان اکسیدکننده در فرایندهای مختلف مورداستفاده قرار مي‌گيرد. از خاصیت اکسیدکنندگی این ترکیب جهت تعیین مقدار آن در هوای تنفسی کارگران با روش‌های ارائه‌شده در OSHA (اداره ایمنی و بهداشت شغلی آمریکا) با شماره‌های 006 و 1019 استفاده می‌گردد.هدف از این مطالعه، بهینه‌سازی شرایط اکسیدکنندگی آب‌اکسیژنه برپایه ی فعالیت کاتالیزوری ترکیبات نانوزئولیتY-فلزی می‌باشد تا به‌واسطه رنگ تولیدشده مسیری جهت استفاده از این واکنش در تشخیص کمی آب‌اکسیژنه فراهم گردد.

Method

واکنش 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (TMB) با آب‌اکسیژنه در حضور نانوزئولیت Y-فلزی با استفاده از نرم‌افزار Design expert ورژن 13 مبتنی بر روش طراحی مرکب مرکزی (CCD) بهینه گردید. جهت بهینه‌سازی این واکنش عوامل مهم تأثیرگذار بر واکنش اکسیداسیون TMB شامل میزان PH(3-6)، غلظت TMB(5-12 میلی مولار)، 4 نوع نانوزئولیت Y-فلزی (Ag Zeolite Y، Zn Zeolite Y، Ag-Cu-Zn Zeolite Y،Cu zeoliteY) در مقادیر (0.4-0.1 میلی‌گرم) با 3 تکرار به‌عنوان فاکتورهای کمی و کیفی ورودی به نرم‌افزار و پاسخ خروجی میزان جذب دستگاه اسپکتروسکوپی توسط محلول مدنظر قرار داده شد. پیشرفت واکنش اکسیداسیون در شرایط مختلف با دستگاه اسپکتروسکوپیUV-Vis در طول‌موج 652 نانومتر تعیین گردید. سازگاری بین داده‌های تجربی و مدل پیشنهادی با استفاده از تحلیل واریانس (ANOVA) بررسی شد. همچنین به منظور دستیابی به اعداد بهینه پارامترهای ورودی، در دستور بهینه سازی نرم افزار متغیرهای پاسخ به جای مقادیر کمینه یا بیشینه، در حالت "در رنج یا گستره" تنظیم شدند.

Results

در این مطالعه نوبت‌های آزمایشی به‌دست‌آمده به‌عنوان تعداد نمونه‌ها درروش طراحي مركب مركزي 48 آزمایش تعیین شد. پس از انجام آزمایش‌ها ومدلسازی نتایج تجربی4 مدل (linear، 2FI، Quadratic و Cubic) توسط نرم‌افزار پیشنهاد گردید. نتایج تجزیه‌وتحلیل واریانس، مدل خطی را با فاکتور عدم تناسب071= Fvalue ، 0.0001 Pvalue بافاصله اطمینان 95% به‌عنوان بهترین مدل مشخص نمود. ارزیابی کارایی مدل مقادیر ضریب رگرسیون 88%، مقدار رگرسیون تعدیل‌یافته =86% ضریب رگرسیون پیش‌بینی‌شده83% را جهت مدل خطی مشخص ساخت.در این مدل نانوزئولیت Y حاوی سه فلز Ag-Cu-Zn با بیشترین خاصیت کاتالیزوری نسبت به نانو زئولیت Y حاوی تک فلزشناسایی گردید . نانوزئولیت به مقدار0.36 میلی‌گرم در PH = 5.56 و غلظت TMB به میزان 10.97 میلی مولار به‌عنوان بهترین شرایط واکنش اکسایشی مدنظر قرار داده شد.

Conclusion

مطالعات مختلف نشان می‌دهد فلزات به‌تنهایی، کاتالیزورهای مناسبی در واکنش‌های اکسایشی می‌باشند . به‌کارگیری سه فلز در ساختار نانوزیولیت Y امکان استفاده همزمان از سه فلز را فراهم ساخت بطوریکه خاصیت کاتالیزوری بالاتری فراهم نمود. این کاتالیزور بهینه تحت شرایط تعیین‌شده درروش طراحی مرکب مرکزی امکان مناسبی برای به‌کارگیری این واکنش در کاربردهای مختلف همچون تعیین مواجهه‌ی تنفسی هیدروژن پراکسید فراهم خواهد نمود.

Keywords

هیدروژن پراکسید، زئولیت Y-فلزی ، طراحی مرکب مرکزی، واکنش اکسایشی

Post comment is closed by admin.