تسریع تصفیه آلایندههای آب به کمک نانوفتوکاتالیست اصلاحشده
به گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری،امروزه تخریب و حذف آلایندههای آلی موجود در آب و هوا توسط فرایند تخریب فتوکاتالیستی بسیار موردتوجه قرار گرفته است.
اکسید تیتانیوم به دلیل برخورداری از مزایایی همچون غیر سمی بودن، پتانسیل بالای اکسیدکنندگی و عدم انحلال در آب در شرایط مختلف، کاربردهای گستردهای در این زمینه دارد، اما دیاکسید تیتانیوم در کنار مزایای گفته شده، محدودیتهایی نیز داراست.
یکی از مهمترین این محدودیتها جذب انرژی توسط این ماده بطور عمده در ناحیه فرابنفش است. ازاینرو تاکنون تحقیقات بسیاری بهمنظور افزایش ناحیه جذب انرژی دیاکسید تیتانیوم تا طولموجهای مرئی انجام شده است.
دکتر حمیدرضا پوراعتدال پژوهشگر دانشگاه صنعتی مالک اشتر با اشاره به ترکیب آلی پارا آمینو فنول بهعنوان یک آلاینده آب و همچنین فرایند فتوتخریب این آلاینده،گفت: هدف از انجام این طرح اصلاح فتوکاتالیست دیاکسید تیتانیوم بهمنظور افزایش حساسیت آن در ناحیه طیف مرئی و افزایش بازدهی فرایند فتوتخریب ترکیب آلی آن است .
این محقق از افزایش بازدهی و سرعت فرایند تصفیه آب و کاهش هزینه آن بهعنوان بارزترین مزایای استفاده از این نانوفتوکاتالیست یاد کرد.
در این تحقیق، یک نانوکامپوزیت سهجزئی متشکل از دیاکسید تیتانیوم، سولفید روی و رنگدانه برمو تیمول سنتز شده است. اضافه شدن سولفید روی و برمو تیمول به دیاکسید تیتانیوم موجب میشود باند گپ بین لایهی ظرفیت و لایهی هدایت کاهش یابد.
بنابراین الکترون با جذب انرژی کمتری از لایه ظرفیت به لایه هدایت منتقل شده و گونههای اکسنده متفاوتی از جمله یون هیدروکسیل تولید میکند. در مراحل بعد این گونههای با آلایندهها واکنش داده و آنها را به ترکیبات غیر سمی و بیخطر تبدیل میکنند. باید توجه داشت که 96 درصد از تابش نور خورشید در ناحیه مرئی قرار دارد، بنابراین کاهش باند گپ لایهی ظرفیت و هدایت در افزایش بازدهی فرایند فتوتخریب بسیار حائز اهمیت است.
پور اعتدال در رابطه با مراحل انجام این طرح افزود: انتخاب یک روش مناسب کنترل شده مانند روش رسوبی جهت تولید نانوذرات ترکیبات جامد، اولین قدم اجرای طرح بود. پس از انتخاب روش، تهیه مواد اولیه و بهینه کردن شرایط، تولید نانوذرات دیاکسید تیتانیوم سنتز شد.
به گفته وی در ادامه این نانوذرات بهوسیله نانوذرات سولفید روی و برمو تیمول آبی اصلاح شد. در پایان مرحلهی سنتز، از روشهای مشخصه یابی جهت ارزیابی نانوذرات سنتز و اصلاح شده استفاده شد. همچنین پس از آمادهسازی رآکتور، کارایی و میزان بازدهی این نانوذرات اصلاح شده در فتوتخریب ترکیب فنولی موردنظر مورد بررسی قرار گرفت.
این تحقیقات حاصل تلاشهای دکتر حمیدرضا پوراعتدال- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی مالک اشتر شاهین شهر- و علی محمد سهرابی- دانشآموختهی دورهی کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرضا- است. نتایج این کار در مجلهی Journal of the Iranian Chemical Society (جلد 13، شماره 1، سال 2015، صفحات 73 تا 79) به چاپ رسیده است.
