Effect of diethylene glycol and polyethylene glycol (MW600) on synthesis of TiO2 nanopowder and its application for chromium (VI) removal

ผลของไดเอทิลีนไกลคอล และโพลีเอทิลีนไกลคอล น้ำหนักโมเลกุล 600 ในการสังเคราะห์ผงนาโนไททาเนียมไดออกไซด์ และการประยุกต์ใช้ในการกำจัดโครเมียม

Name: Jirapat Ananpattarachai

LCSH: Photochemistry

LCSH: Titanium dioxide

LCSH: Nanoparticles

LCSH: Nanocrystals

LCSH: Photoreduction

LCSH: Sol-Gel

Abstract: TiO₂ nanoparticles with different types of additive are prepared from alkoxide solutions via sol-gel method. The effects of diethylene glycol (DEG) and polyethylene glycol with molecular weight 600 (PEG 600) addition to the precursor solution on the TiO₂ properties and photocatalytic activity in chromium (VI) removal were studied. Results show that DEG and PEG 600 delayed the phase transformation from anatase to rutile phase. It was found that the long chain of PEG 600 can agglomerate the nanocrystal TiO₂ better than the short chain of DEG. Consequently, PEG 600 can accumulate the anatase and transform from the anatase to rutile phase in the lower temperature (500°C) comparing to DEG (600°C). Both DEG and PEG 600 also exerted the pronounced effect on reducing of nanocrystal size and increasing surface area of TiO₂ . The crystallite size of TiO₂ tends to increase with increasing of molecular weight of PEG as the PEG 600 can enhance the smaller size of TiO₂ as 18.84 nm comparing to 19.54 nm obtained from DEG. Adsorption characteristics for both of TiO₂ from DEG and PEG 600 are well described by Langmuir adsorption isotherm. For photocatalytic process, with initial concentration of chromium (VI) less than 50 mg/L, the kinetic pattern for both types of TiO₂ was followed zero order pattern. As the initial concentration of chromium (VI) was leveled up, the kinetic pattern was changed to be pseudo first order pattern. The intrinsic kinetic values of TiO₂ with DEG and PEG 600 were calculated with the value of the adsorption equilibrium constant (Kcr) was found to be 0.287 and 0.480 1/mg, respectively and the second-order rate constant (Kc) were obtained as 0.168 and 0.220 mg/1 min, respectively.

Abstract: ในงานวิจัยนี้ทำการเตรียมนาโนไททาเนียมไดออกไซด์ด้วยวิธีโซลเจล โดยทำการเติมสารอินทรีย์สองชนิด คือ ไดเอทิลีนไกลคอล และโพลิเอทิลีน ไกลคอลที่มีน้ำหนักโมเลกุล 600 ลงในสารละลายเริ่มต้นเพื่อศึกษาคุณลักษณะของไททาเนียมไดออกไซด์ และประสิทธิภาพในการกำจัดโครเมียมที่มีประจุบวก 6 ออกจากน้ำเสีย ผลการศึกษาพบว่าการเติมสารอินทรีย์ทั้งสองชนิดลงไปนั้นทำให้การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผนึกของอนาเทสไปเป็นรูไทล์ช้าลง และสารอินทรีย์ที่มีโครงสร้างเป็นเส้นสายที่ยาวกว่ามีประสิทธิภาพในการทำให้ผลึกนาโนไททาเนียมไดออกไซด์จับเป็นกลุ่มเป็นก้อน ได้ดีกว่า ดังนั้น โพลิเอทิลีนไกลคอลที่มีน้ำหนักโมเลกุล 600 จึงทำให้ผลึกของอนาเทสมีปริมาณมาก และเปลี่ยนแปลงไปเป็นผลึกของ รูไทล์ที่อุณหภูมิต่ำ (500°C) เมื่อเปรียบเทียบกับไดเอทิลีนไกลคอล (600°C) โดยสารอินทรีย์ทั้งสองชนิดนั้นต่างก็ช่วยในการลดขนาดของนาโนคริสตัล และช่วยเพิ่มฟื้นที่ผิวของไททาเนียมไดออกไซด์ได้ โดยที่ขนาดของผลึกไททาเนียมไดออกไซด์มีแนวโน้มที่จะลดลงเมื่อทำการเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลของโพลิเอทิลีนไกลคอล เช่น โพลิเอทิลีนไกลคอลที่มีน้ำหนักโมเลกุล 600 ส่งผลให้ผลึกของไททาเนียมไดออกไซด์ มีขนาดเป็น 18.84 นาโนเมตร เมื่อเปรียบเทียบกับไดเอทิลีนไกลคอล ซึ่งผลึกของไททาเนียมไดออกไซด์มีขนาดเป็น 19.54 นาโนเมตร คุณสมบัติในการดูดซับของไททาเนียมไดออกไซด์ที่มีการเติมสารอินทรีย์สองชนิด คือ ไดเอทิลีนไกลคอล และโพลิเอทิลีนไกลคอลที่มีน้ำหนักโมเลกุล 600 ลงไปนั้น สามารถอธิบายได้ด้วยสมการการดูดซับของแลงเมียร์ สำหรับกระบวนการโฟโตคะตะไลซิส หากความเข้มข้นเริ่มต้นของเฮกซะวาเลนซ์โครเมียมต่ำกว่า 50 มิลลิกรัมต่อลิตร ปฏิกิริยาจะเป็นไปตามปฏิกิริยาลำดับศูนย์ เมื่อความเข้มข้นเริ่มต้นของเฮกซะวาเลนซ์โครเมียมสูงขึ้นปฏิกิริยาจะเปลี่ยนแปลงไปเป็นปฏิกิริยาลำดับหนึ่ง ซึ่งค่าความสามารถในการทำปฏิกิริยาของไททาเนียมไดออกไซด์ที่เติมไดเอทิลีนไกลคอล และโพลิเอทิลีนไกลคอลที่มีน้ำหนักโมเลกุล 600 ลงไปนั้น มีค่าคงที่ในการดูดซับ (Kcr) เป็น 0.287 และ 0.480 ลิตรต่อมิลลิกรัม ตามลำดับ และมีค่าคงที่ของปฏิกิริยาลำดับสอง (Kc) เป็น 0.168 และ 0.220 มิลลิกรัมต่อลิตรต่อนาทีตามลำดับ

Chulalongkorn University. Office of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Puangrat Kajitvichyanukul

Role: advisor

Name: Supapan Seraphin

Role: advisor

Created: 2005

Modified: 2564-09-08

Issued: 2021-06-13

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/67206

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Environmental Management

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Jirapat_an_tdc.pdf	10.22 MB

ใช้เวลา

0.01508 วินาที