Removal of Crystal Violet and Hexavalent Chromium using TiO2-Bentonite under Sunlight: Effect of TiO2 Content

doi:10.60692/5ecm0-41949

Published January 1, 2015 | Version v1

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Removal of Crystal Violet and Hexavalent Chromium using TiO2-Bentonite under Sunlight: Effect of TiO2 Content

1. Badji Mokhtar University
2. University of Milan

The main objective of this study was to investigate the correlation between TiO 2 content in photoactive bentonite (B-TiO 2 ) and the pathway by which crystal violet (CV) and hexavalent chromium (Cr (VI)) are removed from water under sunlight.B-TiO 2 samples were prepared by impregnation with TiCl 4 with different weight ratios (g/g) (namely, 5, 10, 20 and 30%).Materials were characterized using different techniques, among which: SEM, FT-IR, XRD, HR-TEM, EDX and Zeta potential measurements.Results show that, only the anatase TiO 2 polymorph was formed in the bentonite and the porosity of materials decreases with the increase of TiO 2 content.Furthermore, zeta potential measurements indicate that, when TiO 2 content increases, the negative charge of materials decreases.On the other hand, experimental results show that these materials combine both adsorption and photocatalytic reactions to remove CV molecules from water.As the TiO 2 content increases, the adsorption capacity decreases, while the photocatalytic activity is more important.In the case of Cr (VI) species, all samples show a few adsorption because of the repulsion effect between these species and the negative charge of the bentonite.Therefore, under sunlight, the Cr (VI) removal occurred mainly by the photoreduction reaction that is more efficient when the TiO 2 content increases.

Translated Descriptions

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Translated Description (Arabic)

كان الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو التحقيق في العلاقة بين محتوى TiO 2 في البنتونيت النشط ضوئيًا (B - TiO 2 ) والمسار الذي تتم من خلاله إزالة الكريستال البنفسجي (CV) والكروم سداسي التكافؤ (Cr (VI)) من الماء تحت أشعة الشمس. تم إعداد عينات B - TiO 2 عن طريق التشريب بـ TiCl 4 بنسب وزن مختلفة (جم/جم) (وهي 5 و 10 و 20 و 30 ٪). تم تمييز المواد باستخدام تقنيات مختلفة، من بينها: SEM و FT - IR و XRD و HR - TEM و EDX و Zeta القياسات المحتملة. تظهر النتائج ذلك، تم تشكيل تعدد أشكال أناتاز TiO 2 فقط في البنتونيت وتقل مسامية المواد مع زيادة محتوى TiO 2. علاوة على ذلك، تشير قياسات إمكانات زيتا إلى أنه عندما يزيد محتوى TiO 2، تنخفض الشحنة السالبة للمواد. من ناحية أخرى، تظهر النتائج التجريبية أن هذه المواد تجمع بين كل من الامتزاز وردود الفعل التحفيزية الضوئية لإزالة جزيئات CV من الماء. مع زيادة محتوى TiO 2، تنخفض قدرة الامتزاز، في حين أن النشاط التحفيزي الضوئي أكثر أهمية. في حالة أنواع Cr (VI)، تظهر جميع العينات بعض الامتزاز بسبب تأثير التنافر بين هذه الأنواع والشحنة السالبة للبنتونيت. لذلك، تحت ضوء الشمس، حدثت إزالة Cr (VI) بشكل أساسي عن طريق تفاعل الإرجاع الضوئي الذي يكون أكثر كفاءة عندما يزيد محتوى TiO 2.

Translated Description (French)

L'objectif principal de cette étude était d'étudier la corrélation entre la teneur en TiO 2 dans la bentonite photoactive (B-TiO 2 ) et la voie par laquelle le cristal violet (CV) et le chrome hexavalent (Cr (VI)) sont éliminés de l'eau sous la lumière du soleil. Des échantillons de B-TiO 2 ont été préparés par imprégnation avec du TiCl 4 avec différents rapports pondéraux (g/g) (à savoir 5, 10, 20 et 30 %). Les matériaux ont été caractérisés à l'aide de différentes techniques, parmi lesquelles : mesures de potentiel SEM, FT-IR, XRD, HR-TEM, EDX et Zeta. Les résultats montrent que, seul le polymorphe TiO 2 anatase s'est formé dans la bentonite et la porosité des matériaux diminue avec l'augmentation de la teneur en TiO 2. En outre, les mesures du potentiel zêta indiquent que, lorsque la teneur en TiO 2 augmente, la charge négative des matériaux diminue. D'autre part, les résultats expérimentaux montrent que ces matériaux combinent à la fois des réactions d'adsorption et des réactions photocatalytiques pour éliminer les molécules CV de l'eau. À mesure que la teneur en TiO 2 augmente, la capacité d'adsorption diminue, tandis que l'activité photocatalytique est plus importante. Dans le cas des espèces Cr (VI), tous les échantillons montrent quelques adsorptions en raison de la effet de répulsion entre ces espèces et la charge négative de la bentonite. Par conséquent, sous la lumière du soleil, l'élimination du Cr (VI) s'est produite principalement par la réaction de photoréduction qui est plus efficace lorsque la teneur en TiO 2 augmente.

Translated Description (Spanish)

El objetivo principal de este estudio fue investigar la correlación entre el contenido de TiO 2 en la bentonita fotoactiva (B-TiO 2 ) y la vía por la cual el cristal violeta (CV) y el cromo hexavalente (Cr (VI)) se eliminan del agua bajo la luz solar. Las muestras de B-TiO 2 se prepararon mediante impregnación con TiCl 4 con diferentes relaciones en peso (g/g) (a saber, 5, 10, 20 y 30%). Los materiales se caracterizaron utilizando diferentes técnicas, entre las cuales: SEM, FT-IR, XRD, HR-TEM, edX y mediciones de potencial Zeta. Los resultados muestran que, solo se formó el polimorfo anatasa Tío 2 en la bentonita y la porosidad de los materiales disminuye con el aumento del contenido de Tío 2. Además, las mediciones del potencial zeta indican que, cuando aumenta el contenido de Tío 2, disminuye la carga negativa de los materiales. Por otro lado, los resultados experimentales muestran que estos materiales combinan reacciones de adsorción y fotocatalíticas para eliminar las moléculas de CV del agua. A medida que aumenta el contenido de Tío 2, disminuye la capacidad de adsorción, mientras que la actividad fotocatalítica es más importante. En el caso de las especies de Cr (VI), todas las muestras muestran una adsorción reducida debido a la efecto de repulsión entre estas especies y la carga negativa de la bentonita. Por lo tanto, bajo la luz solar, la eliminación de Cr (VI) se produjo principalmente por la reacción de fotorreducción que es más eficiente cuando aumenta el contenido de Tío 2.

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