انجمن آب و فاضلاب ایران علوم و مهندسی آب و فاضلاب 2588-3941 مقالات آماده انتشار 2026 02 03 Optimization of Methyl Orange Removal from Aqueous Solutions Using Sol–Gel Synthesized TiO2–ZnO Nanophotocatalyst: Application of Response Surface Methodology (RSM) بهینه‌سازی حذف متیل اورانژ از محلول‌ آبی با استفاده از نانو فتوکاتالیست TiO2-ZnO سنتز شده به روش سل-ژل: کاربرد روش سطح پاسخ (RSM) 239721 10.22112/jwwse.2026.540204.1459 FA سجاد شهسواری دانش آموخته کارشناسی ارشد محمد صالح شفیعیان عضو هیئت علمی دانشگاه گلستان 0000-0002-7798-2714 Journal Article 2025 08 13 In this study, TiO₂–ZnO nanocomposites were synthesized via the sol–gel method in three different weight ratios (1:3, 1:1, and 3:1) to enhance their photocatalytic performance. The synthesized nanocomposites were thoroughly characterized using X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and UV–Vis spectroscopy to evaluate their crystal structure, surface morphology, functional groups, optical band gap, and light absorption characteristics. The photocatalytic activity of the nanocomposites was investigated for the degradation of methyl orange dye in aqueous solution under ultraviolet (UV) irradiation. Experimental design and statistical modeling were performed using response surface methodology to predict the dye removal efficiency as a function of four key operational variables: UV light intensity, initial dye concentration, reaction time, and catalyst dosage. Analysis of variance confirmed the statistical significance and robustness of the developed quadratic regression model, with a high coefficient of determination (R2 > 0.99) and a p-value below 0.0001, indicating excellent predictive capability and model accuracy. The optimal conditions for achieving the maximum dye removal efficiency of 96.36% were determined to be an initial dye concentration of 13.68 ppm, UVA irradiation at 17.55 W, a reaction time of 2.37 h, and a catalyst dosage of 0.62 g/L. در این پژوهش، نانوکامپوزیت TiO2-ZnO با هدف ارتقای عملکرد فتوکاتالیستی در سه نسبت وزنی متفاوت )1:3، 3:1، 1:1( به روش سل-ژل سنتز شد. به‌منظور شناسایی ساختار بلوری، مورفولوژی سطح، گروه‌های عاملی، گاف انرژی و خواص نوری نمونه‌ها از آزمون‌های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM)، طیف‌سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (FT-IR) و طیف‌سنجی UV-Vis استفاده شد. کارایی فتوکاتالیستی نانوکامپوزیت‌های سنتزشده برای حذف رنگ متیل اورانژ (MO) از محلول آبی تحت تابش نور فرابنفش (UV) ارزیابی شد. طراحی آزمایش‌ها با بهره‌گیری از روش سطح پاسخ (RSM) مبتنی بر طراحی مرکب مرکزی (CCD) با هدف مدلسازی و پیش‌بینی بازده حذف رنگ بر حسب شدت تابش نور، غلظت اولیه رنگ، زمان واکنش، و مقدار کاتالیست انجام شد. بر پایه نتایج تحلیل واریانس، مدل رگرسیونی توسعه‌یافته با مقدار ضریب تعیین (R2) بیشتر از 0.99 و ضریب احتمال (p-value) کمتر از 0.0001، تطابق و دقت آماری مناسبی را در پیش‌بینی راندمان حذف رنگ نشان داد. شرایط بهینه برای دستیابی به حداکثر بازده حذف رنگ معادل 36/96 درصد، شامل غلظت اولیه رنگ ppm 68/13، شدت تابش UVA برابر با 55/17 وات، مدت زمان واکنش 2.37 ساعت و مقدار کاتالیست 62/0 گرم بر لیتر تعیین شد. https://www.jwwse.ir/article_239721_8598757f55952f677dd19c8f8c3ec358.pdf