Ukrainian Journal of Physical Optics 

^1,2Pattareeya Damrongsak, ¹Bhanupol Klongratog, ¹Sirichai Hoomsuk and  ^1,2Kitsakorn Locharoenrat

¹Department of Physics, Faculty of Science, King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang, Bangkok 10520, Thailand
²Biomedical Physics Research Unit, Department of Physics, Faculty of Science, King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang, Bangkok 10520, Thailand

Download this article

Abstract. Removal of dyes with the aid of photocatalytic nanomaterials illuminated with continuous-light sources has been given substantial attention in the recent years. In the present work we study the efficiency of dye degradation using some alternative photocatalytic nanoparticles under condition of pulsed illumination. Our specific purpose is to investigate the removal of rhodamine 6G dye basing on suspended Fe3O4 solution. The experiments are carried out in the batch mode when the effect of the exposition time (ranging from 30 to 150 min) on the dye removal is examined under both continuous and pulsed white-LED illuminations. Different pulsed-light frequencies and duty cycles are tested. We estimate the concentration of rhodamine 6G in the mixed solution following from its absorption spectrum measured with a UV-Vis spectrometer and determine in this manner the percentage of dye removal. Our main conclusion is that Fe3O4 nanoparticles enable removing efficiently the rhodamine 6G dye under pulsed white-LED illumination. In particular, more than 90% of the dye is removed when the duty cycle is equal to 25% and the frequency to 30 kHz. The equilibrium state of this process is achieved in about 60 min.

Keywords: adsorption, dyes, photocatalysts, magnetic nanoparticles

UDC: 535.34+535.8
Ukr. J. Phys. Opt. 20 168-174
doi: 10.3116/16091833/20/4/168/2019
Received: 01.10.2019

Анотація. В останні роки надається значна увага видаленню барвників за допомогою фотокаталітичних наноматеріалів, освітлених джерелами неперервного світла. У цій праці вивчено ефективність деградації барвника з використанням альтернативних фотокаталітичних наночастинок за умови імпульсного освітлення. Наша конкретна мета – вивчити видалення барвника родаміну 6G за допомогою суспендованого розчину Fe3O4. Експерименти проводилися в пакетному режимі, коли вплив часу експозиції (в межах від 30 до 150 хв) на видалення барвника досліджують і при неперервному, і при імпульсному світлодіодному освітленні. Тестувалися різні частоти імпульсів світла та різні параметри прогальності. Концентрацію родаміну 6G у змішаному розчині було оцінено, виходячи з його спектра поглинання, виміряного спектрометром ультрафіолетового та видимого випромінювання, і так визначено відсоток видалення барвника. Основний висновок полягає в тому, що наночастинки Fe3O4 дають змогу ефективно видаляти барвник родаміну 6G під дією імпульсного освітлення білим світлодіодом. Зокрема, більше ніж 90% барвника видаляється за умов, коли прогальність дорівнює 25%, а частота – 30 кГц. Стан рівноваги цього процесу досягають приблизно за 60 хв.