Published February 9, 2023
| Version v1
Publication
Open
Sustainable and energy-efficient photocatalytic degradation of textile dye assisted by ecofriendly synthesized silver nanoparticles
- 1. Alexandria University
Description
In this study, we have touched on two goals of sustainable development, namely, the provision of clean water and sanitation and clean energy at acceptable prices, hoping for good health for all ages. A green economical method was used to prepare silver nanoparticles from chitosan biopolymer. AgNPs were fully characterized using UV-Vis, FTIR, XRD, HR-TEM, and EDX analysis. Different concentrations (0.02-0.18 g/L) of the nanoparticles were integrated into a mixture of heterogeneous nano photocatalysts TiO2 and ZnO (1:1 weight ratio) under UV irradiation for the photocatalytic degradation of Acid Red 37 textile dye to obtain clean water. The kinetic description of the performed photocatalytic process was presented assuming a pseudo-first-order reaction. The data revealed that increasing the concentration of AgNPs in the catalytic mixture showed a high apparent rate constant (kapp) accompanied by an increase in the apparent quantum yield (%Qapp), followed by dye destruction after a very short time (t0.5 = 3 min). Since the photocatalytic degradation process consumes electrical energy, the electrical energy per order (EE/O) was calculated, showing a low value of 20 kWh/m3/order, using 0.18 g/L AgNPs, indicating that the elicited photocatalytic degradation method is a sustainable one for the mineralization of the targeted dye.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
لقد تطرقنا في هذه الدراسة إلى هدفين من أهداف التنمية المستدامة، وهما توفير المياه النظيفة والصرف الصحي والطاقة النظيفة بأسعار مقبولة، على أمل الحصول على صحة جيدة لجميع الأعمار. تم استخدام طريقة اقتصادية خضراء لتحضير جسيمات نانوية فضية من بوليمر الكيتوزان الحيوي. تم تمييز AgNPs بالكامل باستخدام تحليل UV - Vis و FTIR و XRD و HR - TEM و EDX. تم دمج تركيزات مختلفة (0.02-0.18 جم/لتر) من الجسيمات النانوية في خليط من المحفزات الضوئية النانوية غير المتجانسة TiO2 و ZnO (نسبة الوزن 1:1) تحت إشعاع الأشعة فوق البنفسجية للتحلل الضوئي لصبغة النسيج Acid Red 37 للحصول على مياه نظيفة. تم تقديم الوصف الحركي للعملية التحفيزية الضوئية التي تم إجراؤها بافتراض رد فعل زائف من الدرجة الأولى. كشفت البيانات أن زيادة تركيز AgNPs في الخليط الحفاز أظهرت ثابت معدل ظاهري مرتفع (kapp) مصحوبًا بزيادة في العائد الكمي الظاهري (٪ Qapp)، يليه تدمير الصبغة بعد وقت قصير جدًا (t0.5 = 3 دقائق). نظرًا لأن عملية التحلل التحفيزي الضوئي تستهلك الطاقة الكهربائية، فقد تم حساب الطاقة الكهربائية لكل طلب (EE/O)، والتي تظهر قيمة منخفضة تبلغ 20 كيلو واط ساعة/م 3/طلب، باستخدام 0.18 جم/لتر AgNPs، مما يشير إلى أن طريقة التحلل التحفيزي الضوئي المستخلصة هي طريقة مستدامة لتمعدن الصبغة المستهدفة.Translated Description (French)
Dans cette étude, nous avons abordé deux objectifs de développement durable, à savoir la fourniture d'eau potable et d'assainissement et d'énergie propre à des prix acceptables, en espérant une bonne santé pour tous les âges. Une méthode économique verte a été utilisée pour préparer des nanoparticules d'argent à partir de biopolymère de chitosane. Les AgNP ont été entièrement caractérisés à l'aide de l'analyse UV-Vis, FTIR, XRD, HR-TEM et EDX. Différentes concentrations (0,02-0,18 g/L) des nanoparticules ont été intégrées dans un mélange de nano photocatalyseurs hétérogènes TiO2 et ZnO (rapport pondéral 1:1) sous irradiation UV pour la dégradation photocatalytique du colorant textile Acid Red 37 pour obtenir de l'eau propre. La description cinétique du processus photocatalytique effectué a été présentée en supposant une réaction de pseudo premier ordre. Les données ont révélé que l'augmentation de la concentration des AgNP dans le mélange catalytique montrait une constante de vitesse apparente élevée (kapp) accompagnée d'une augmentation du rendement quantique apparent (% Qapp), suivie d'une destruction du colorant après un très court laps de temps (t0,5 = 3 min). Étant donné que le processus de dégradation photocatalytique consomme de l'énergie électrique, l'énergie électrique par commande (EE/O) a été calculée, montrant une faible valeur de 20 kWh/m3/commande, en utilisant 0,18 g/L d'AgNP, indiquant que la méthode de dégradation photocatalytique déclenchée est durable pour la minéralisation du colorant ciblé.Translated Description (Spanish)
En este estudio, hemos abordado dos objetivos del desarrollo sostenible, a saber, el suministro de agua potable y saneamiento y energía limpia a precios aceptables, con la esperanza de una buena salud para todas las edades. Se utilizó un método económico verde para preparar nanopartículas de plata a partir de biopolímero de quitosano. Los AgNP se caracterizaron completamente utilizando análisis UV-Vis, FTIR, XRD, HR-TEM y edX. Se integraron diferentes concentraciones (0.02-0.18 g/L) de las nanopartículas en una mezcla de nanofotocatalizadores heterogéneos Tío2 y ZnO (relación en peso 1:1) bajo irradiación UV para la degradación fotocatalítica del colorante textil Acid Red 37 para obtener agua limpia. La descripción cinética del proceso fotocatalítico realizado se presentó asumiendo una reacción de pseudo-primer orden. Los datos revelaron que el aumento de la concentración de AgNP en la mezcla catalítica mostró una alta constante de velocidad aparente (kapp) acompañada de un aumento en el rendimiento cuántico aparente (% Qapp), seguido de la destrucción del colorante después de un tiempo muy corto (t0.5 = 3 min). Dado que el proceso de degradación fotocatalítica consume energía eléctrica, se calculó la energía eléctrica por orden (EE/O), mostrando un valor bajo de 20 kWh/m3/orden, utilizando 0.18 g/L de AgNP, lo que indica que el método de degradación fotocatalítica provocado es sostenible para la mineralización del colorante objetivo.Files
s41598-023-29507-x.pdf.pdf
Files
(2.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:9ee1178657124ba5e7270b2a282f9232
|
2.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحلل الضوئي المستدام والموفر للطاقة لصبغة النسيج بمساعدة الجسيمات النانوية الفضية المخلقة الصديقة للبيئة
- Translated title (French)
- Dégradation photocatalytique durable et économe en énergie des colorants textiles assistée par des nanoparticules d'argent synthétisées respectueuses de l'environnement
- Translated title (Spanish)
- Degradación fotocatalítica sostenible y energéticamente eficiente del colorante textil asistida por nanopartículas de plata sintetizadas respetuosas con el medio ambiente
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4319748095
- DOI
- 10.1038/s41598-023-29507-x
References
- https://openalex.org/W1150029176
- https://openalex.org/W1783352675
- https://openalex.org/W1854025783
- https://openalex.org/W2012797647
- https://openalex.org/W2032017512
- https://openalex.org/W2044293854
- https://openalex.org/W2056607182
- https://openalex.org/W2059046402
- https://openalex.org/W2059661907
- https://openalex.org/W2060466912
- https://openalex.org/W2070564114
- https://openalex.org/W2091656200
- https://openalex.org/W2110540540
- https://openalex.org/W2125865340
- https://openalex.org/W2153002607
- https://openalex.org/W2313896171
- https://openalex.org/W2462318793
- https://openalex.org/W2486762768
- https://openalex.org/W2596048678
- https://openalex.org/W2767436218
- https://openalex.org/W2769127873
- https://openalex.org/W2783863308
- https://openalex.org/W2786347782
- https://openalex.org/W2792892989
- https://openalex.org/W2794388513
- https://openalex.org/W2800940524
- https://openalex.org/W2801415883
- https://openalex.org/W2884669891
- https://openalex.org/W2894787001
- https://openalex.org/W2896629401
- https://openalex.org/W2905580735
- https://openalex.org/W2914165854
- https://openalex.org/W2933572987
- https://openalex.org/W2976338085
- https://openalex.org/W2996064544
- https://openalex.org/W2996139520
- https://openalex.org/W2997725403
- https://openalex.org/W3002325702
- https://openalex.org/W3008418385
- https://openalex.org/W3048641747
- https://openalex.org/W3125744971
- https://openalex.org/W3134048820
- https://openalex.org/W3137602427
- https://openalex.org/W3182889775
- https://openalex.org/W3194001390
- https://openalex.org/W3212932766
- https://openalex.org/W4220967314
- https://openalex.org/W4280550334
- https://openalex.org/W4286267066
- https://openalex.org/W4294867455
- https://openalex.org/W4308743948
- https://openalex.org/W575854736