Photocatalytic Removal of Phenol Using Supported Nano-Tio2 Doped with Lanthanum

Titanium dioksida (TiO2), memainkan peranan utama dalam jenis rawatan ini kerana ciri-ciri yang istimewa yang dipunyainya seperti kos yang rendah, lengai, tidak bertoksik dan juga sangat stabil. Walaubagaimanapun, beberapa pengubahsuaian perlu dilakukan untuk menambah baik kekurangannya. TiO2 komersial, Degussa P25 fotopemangkin telah diubahsuai dengan mendopkan bersama lantanum menggunakan kaedah impregnasi basah dan sekatgeraknya ke atas gel silika. Fotopemangkin ini telah berjaya disintesis untuk mendegradasi bahan organic tercemar yang terpilih, iaitu fenol, secara berkesan di bawah cahaya UV menggunakan sistem reaktor berkelompok. Fotopemangkin ini telah dicirikan menggunakan Mikroskop Imbasan Elektron (SEM), Spektroskopi serakan tenaga X-ray (EDX), Pembelauan sinar-X (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET), Spektroskopi UV-Vis dan Spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR). Pengubahsuaian pada TiO2 telah meningkatkan fotoaktivitinya disebabkan oleh perubahan dalam jurang jalur tenaga, penggabungan semula electron – lubang positif, saiz kristal, luas permukaan serta kitar semula fotopemangkin. Amaun pendop lanthanum untuk fotopemangkin yang terbaik ialah 2.0 mol% (La:Ti) manakala bagi gel silika sebagai sokongan pula iaitu dalam nisbah berat ialah sebanyak 3:1 (Ti:Si). Fotopemangkin ini dikenali sebagai 2.0 La-TiO2/ gel silika. Keputusan dalam degradasi pemfotopemangkinan fenol adalah sehingga 98% berbanding dengan TiO2 P25 komersial 57.9% sahaja dalam masa 4 jam dengan menggunakan cahaya UV A. 2.0 La-TiO2/ gel silika juga terbukti mempunyai kebolehgunaan yang sangat baik selepas tiga kali penggunaan dan juga keupayaan mendapan yang efisien. Pelbagai parameter operasi seperti kepekatan awal fenol, pH awal fenol dan juga dos fotopemangkin dikaji. Hasil kajian menunjukkan bahawa keadaan yang terbaik adalah seperti berikut: kepekatan awal fenal 10 ppm, dos fotopemangkin sebanyak 1.0 g / L niai pH awal fenol sebanyal 5.3. Kinetik untuk degradasi pemfotopemangkinan fenol juga telah dikaji dengan menggunakan model Langmuir-Hinshelwood. Keputusan menunjukkan bahawa kinetik tindak balas untuk kajian ini mematuhi kinetik pseudo-pertama dengan nilai k (pemalar kadar tindakbalas) dan K (pemalar keseimbangan penjerapan) sebanyak 1.149 mg / L.min dan 0.0106 L / mg masing-masing. ________________________________________________________________________________________________________________________ Titanium dioxide (TiO2), plays a main role in this treatment due its special characteristics such as inert, non- toxic and also very stable. However, some modifications have to be done to improve its limitation. Commercial TiO2, Degussa P25 photocatalyst was modified by doping with lanthanum using wet impregnation method and immobilized onto silica gel. It has been successfully synthesized in order to degrade chosen organic pollutant, phenol, effectively under UV light using a batch reactor system. The photocatalyst has been characterized using Scanning Electron Microscope (SEM), Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET), UV-Vis spectroscopy and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The modification on TiO2 has enhanced its photoactivity due to change in the energy band gap, electron-hole recombination, crystalline size, surface area and also reusability of the photocatalyst. The best dopant loading of lanthanum is 2.0 mol % (La:Ti) while for silica gel as a support is 3:1 (Ti/Si) weight ratio for the photocatalyst. The photocatalyst is known as 2.0 La-TiO2/ silica gel. The result in phenol photocatalytic degradation was up to 98% compare to commercial TiO2 P25 alone 57.9% within 4 hours using UV A light. The 2.0 La-TiO2/ silica gel also proven to have an excellent reusability after the three time of usage and sedimentation ability. Various operating parameters such as initial phenol concentration, initial phenol pH and also photocatalyst loading dosage were examined. The results showed that the best conditions are as follows: initial concentration of 10 ppm, photocatalyst loading 1.0 g/L, and initial phenol pH 5.3. Kinetic for photocatalytic degradation of phenol also has been studied using Langmuir- Hinshelwood model. Result showed that the reaction kinetic for this study followed pseudo-first order kinetic with k (reaction rate constant) and K (equilibrium adsorption constant) value of 1.149 mg/ L.min and 0.0106 L/ mg respectively