Sustainable conversion of polyethylene plastic bottles into terephthalic acid, synthesis of coated MIL-101 metal–organic framework and catalytic degradation of pollutant dyes

对苯二甲酸 催化作用 降级(电信) 聚对苯二甲酸乙二醇酯 核化学 材料科学 化学工程 聚乙烯 硼氢化钠 化学 有机化学 复合材料 聚酯纤维 电信 计算机科学 工程类
作者
Fujiang Zhou,Danfeng He,Guojian Ren,Hossein Yarahmadi
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1) 被引量:3
标识
DOI:10.1038/s41598-024-60363-5
摘要

Abstract Persistent environmental colored compounds, resistant to biodegradation, accumulate and harm eco-systems. Developing effective methods to break down these pollutants is crucial. This study introduces Ag-MIL-101 (Ag-MIL-101) as a composite and reusable catalyst that efficiently degrades specific colored organic pollutants (COPs) like Methylene blue (MB), 4-Nitrophenol (4-NP), and 4-Nitroaniline (4-NA) using sodium borohydride at room temperature. The MIL-101 was synthesized using Terephthalic acid (TPA) derived from the degradation of Polyethylene Terephthalate (PET) plastic waste, with the assistance of zinc chloride. To further investigation, the kinetics of degradation reaction was studied under optimized conditions in the presence of Ag-MIL-101 as catalyst. Our results demonstrated the remarkable efficiency of the degradation process, with over 93% degradation achieved within just 8 min. The catalyst was characterized using FTIR, XRD, FESEM, and TEM. In this study, the average particle size of Ag-MIL-101 was determined using SEM and XRD analysis. These methods allow us to accurately and precisely determine the particle size. We determined the reaction rate constants for the degradation of each COP using a pseudo first-order kinetic equation, with values of 0.585, 0.597 and 0.302 min −1 for MB, 4-NP, and 4-NA, respectively. We also evaluated the recyclability of the catalyst and found that it could be reused for up to three cycles with only a slight decrease in efficiency (10–15%). Overall, our findings highlight the promising application of Ag-MIL-101 as an effective catalyst for the degradation of COPs, emphasizing the importance of optimizing reaction conditions to achieve enhanced efficiency.

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