Tối ưu hóa hiệu suất chuyển hóa phenol bởi hydrogen peroxide trên xúc tác Cu/diatomite sử dụng thiết kế Box-Behnken
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Thiết kế Box-Behnken (BBD) đã được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số vận hành đến hiệu suất chuyển hóa phenol bởi H2O2 trên xúc tác Cu/diatomite. Các thông số đầu vào bao gồm nồng độ phenol (1000-2000 mg/L), pH (6–8), và thời gian phản ứng (60–180 phút). Ảnh hưởng của các thông số này đến độ chuyển hóa phenol được mô hình hóa và tối ưu hóa bằng phương pháp bề mặt đáp ứng dựa trên BBD. Phương pháp BBD đã chứng minh khả năng thiết lập một mô hình đa thức bậc hai có độ chính xác cao cho độ chuyển hóa phenol (R² > 0,99). Kết quả tối ưu hóa bằng phương pháp BBD cho thấy độ chuyển hóa đạt 95% trong các điều kiện tối ưu. Các điều kiện này bao gồm nồng độ phenol ban đầu là 1000 mg/L, pH ban đầu của dung dịch là 6,6 và thời gian phản ứng là 180 phút. Chất xúc tác cũng được thu hồi và tái sử dụng thông qua bốn chu kỳ liên tiếp. Kết quả cho thấy độ chuyển hóa phenol còn khoảng 47,1% sau bốn chu kỳ phản ứng tái chế.
Từ khóa
Cu/diatomite, phương pháp bề mặt đáp ứng, thiết kế Box-Behnken, xúc tác phân hủy phenol.
Chi tiết bài viết
Tài liệu tham khảo
Aliemeke, B. N. G., & Oladeinde, M. H. (2020). Box-Behnken Design Optimization of Sand Casting Process Parameters. International Journal of Engineering Technologies-IJET, 6(2), 25–36. https://doi.org/10.19072/ijet.714473
Bokare, A. D., & Choi, W. (2014). Review of iron-free Fenton-like systems for activating H2O2 in advanced oxidation processes. Journal of Hazardous Materials, 275, 121–135. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.04.054
Box, G. E. P., & Behnken, D. W. (1960). Some New Three Level Designs for the Study of Quantitative Variables. Technometrics, 2(4). https://doi.org/10.2307/1266454
Brown, P. L., & Ekberg, C. (2016). Hydrolysis of Metal Ions. Wiley. https://doi.org/10.1002/9783527656189
Caliskan, N., Kul, A. R., Alkan, S., Sogut, E. G., & Alacabey, I. (2011). Adsorption of Zinc(II) on diatomite and manganese-oxide-modified diatomite: A kinetic and equilibrium study. Journal of Hazardous Materials, 193, 27–36. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.06.058
Cui, K. P., He, Y. Y., Xu, K. J., Zhang, Y., Chen, C. B., Xu, Z. J., & Chen, X. (2022). Degradation of Tetracycline Hydrochloride by Cu-Doped MIL-101(Fe) Loaded Diatomite Heterogeneous Fenton Catalyst. Nanomaterials, vol. 12(5), 811. https://doi.org/10.3390/nano12050811
Chen, W., Zeng, M., & Yang, J. (2023). Preparation of Fenton Catalysts for Water Treatment. Catalysts, 13(11). https://doi.org/10.3390/catal13111407
Dai, D., Liang, H., He, D., Potgieter, H., & Li, M. (2021). Mn-doped Fe2O3/diatomite granular composite as an efficient Fenton catalyst for rapid degradation of an organic dye in solution. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 97, 329–339. https://doi.org/10.1007/s10971-020-05452-3
Dam, X. T., Cung, D. D., Nguyen, N., Pham, T. T., Thai, H., Nguyen, P. H., & Nguyen, T. C. (2025). Optimizing the preparation of nanoemulsions based on sacha inchi (Plukentia volubilis L.) seed oil by response surface methodology. Vietnam Journal of Science and Technology, 63(4), 768–779. https://doi.org/10.15625/2525-2518/19437
Fdez, S., Rosale, A., Pazos, E., & Sanromán, M. (2023). One-pot synthesis of bimetallic Fe–Cu metal–organic frameworks composite for the elimination of organic pollutants via peroxymonosulphate activation. Environmental Science and Pollution Research, 32(16), 10592–10607. https://doi.org/10.1007/s11356-023-30026-5
Ferreira, S. L. C., Bruns, R. E., Ferreira, H. S., Matos, G. D., David, J. M., Brandão, G. C., da, S. E. G. P., Portugal, L. A., dos, R. P. S., Souza, A. S., & dos, S. W. N. L. (2007). Box-Behnken design: An alternative for the optimization of analytical methods. Analytica Chimica Acta, 597(2), 179–186. https://doi.org/10.1016/j.aca.2007.07.011
Ghasemi, S. M., Ghaderpoori, M., Moradi, M., Taghavi, M., & Karimyan, K. (2020). Application of Box–Behnken design for optimization of malachite green removal from aqueous solutions by modified barley straw. Global NEST Journal, 22(3), 390–399. https://doi.org/10.30955/gnj.003089
Hussain, S., Aneggi, E., & Go, D. (2021). Catalytic activity of metals in heterogeneous Fenton-like oxidation of wastewater contaminants. Environmental Chemistry Letters, 19(3), 2405–2424. https://doi.org/10.1007/s10311-021-01185-z
Huỳnh, T. D., & Phạm, Đ. D. (2025). Tổng hợp Cu/diatomite và đánh giá hoạt tính xúc tác oxi hóa phenol trong dung dịch nước của vật liệu. Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên, tập 134, số 1A, trang 123–134. https://doi.org/10.26459/hueunijns.v134i1A.7647
Leofanti, G., Padovan, M., Tozzola, G., Venturelli, B. (1998). Surface area and pore texture of catalysts. Catalysis Today, 41, 207–219. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(98)00050-9
Liu, Y., Zhang, J., Sheng, X., Li, N., & Ping, Q. (2020). Adsorption and Release Kinetics, Equilibrium, and Thermodynamic Studies of Hymexazol onto Diatomite. ACS Omega, 5, 29504–29512. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c04449
Odabasi, S. U., & Buyukgungor, H. (2024). Comparative study of degradation of pharmaceutical and personal care products in wastewater by advanced oxidation processes: Fenton, UV/H2O2, UV/TiO2. UV/TiO2. CLEAN – Soil, Air, Water, 52(2). https://doi.org/10.1002/clen.202300204
Salem-Gaballah, S. M., Fouad, M. K., Barakat, F. I., & Abdelfatah, A. (2024). A Novel Treatment of Phenolic Wastewater Using Recyclable Rubbery Carrier for Heterogeneous Fenton's Process. Egyptian Journal of Chemistry, 67, 353-359. https://doi.org/10.21608/ejchem.2023.227999.8395
Seloglu, M., Orhan, R., Selen, V., & Dursun, G. (2024). Analysis of Photocatalytic Degradation of Phenol by Zinc Oxide Using Response Surface Methodology. ChemistryOpen, 13(6). https://doi.org/10.1002/open.202300238