Photocatalytic Removal of Malachite Green and Brilliant Blue Dyes from its Aqueous Solution: A Case Study of Factorial Experimental Design

Abstract. In this present study, the investigation of the photocatalytic removal of malachite green and brilliant blue dyes from their aqueous solution using photocatalytic oxidation process was provided. The application of factorial experimental design for the analysis the results was the main objective in the present study. The photocatalytic removal of Malachite Green (MG) and Brilliant Blue (BB) dyes was carried out in aqueous solutions containing the dye and suspended of ZnO upon UV irradiation (high pressure mercury lamp Radium 125 W). The effect of different factors such as initial dye concentration, sample volume and treatment time was taken in account. All samples of MG and BB have been analysed at 617 and 620 nm, respectively. The linearity ranged between 5 and 50 mg/L for MG dye while it was ranged between 20 and 200 mg/L for BB dye. The linear regression, R2, was more than 0.995 for both dyes. The results revealed that factorial experimental design analysis has given a better indication to investigate the effects of factors. It was observed that the most of factors are significant for both dyes. Initial concentration and treatment time factors were the most significant factors for MG and BB dyes, respectively according to pareto chart.   Resumen. En este estudio se presenta una investigacion sobre la remocion fotocatalitica de colorantes de verde de malaquita y azul brillante de soluciones acuosas mediante procesos de oxidacion fotocatalitica.  El objetivo principal de este trabajo fue la aplicacion de un diseno experimental factorial para el analisis de los resultados.  La remocion del verde de malaquita (MG) y azul brillante (BB) de soluciones acuosas se llevo a cabo mediante irradiacion de luz UV en presencia de particulas de ZnO en suspension.  Para los experimentos, se uso una lampara de mercurio a alta presion (Radium 125 W).  Se consideraron los efectos de distintas variables, como la concentracion inicial de cada colorante, el volumen de la muestra y el tiempo de tratamiento.  Todas las muestras de MG y BB se analizaron a 617 y 620 nm, respectivamente.  Se observo linealidad en los resultados en el intervalo de concentraciones entre 5 y 50 mg/L para el caso de MG, mientras que para el BB la linealidad se observo en el intervalo de concentraciones entre 20 y 200 mg/L.  En ambos casos, los datos se ajustaron a modelos lineales con valores de R2 mayores a 0.995.  Los resultados revelaron que el diseno experimental factorial permite investigar de mejor manera los efectos de diversos factores, encontrandose que la concentracion inicial y el tiempo de tratamiento son los factores mas importantes para la remocion de MG y BB, respectivamente, segun se muestra en los graficos de Pareto.