تسريع تصفيه آلاينده‌هاي آب به كمك نانوفتوكاتاليست اصلاح‌شده
به گزارش ستاد ويژه توسعه فناوري نانو رياست جمهوري،امروزه تخريب و حذف آلاينده‌هاي آلي موجود در آب و هوا توسط فرايند تخريب فتوكاتاليستي بسيار موردتوجه قرار گرفته است.
اكسيد تيتانيوم به دليل برخورداري از مزايايي همچون غير سمي بودن، پتانسيل بالاي اكسيدكنندگي و عدم انحلال در آب در شرايط مختلف، كاربردهاي گسترده‌اي در اين زمينه دارد، اما دي‌اكسيد تيتانيوم در كنار مزاياي گفته شده، محدوديت‌هايي نيز داراست.
يكي از مهمترين اين محدوديت‌ها جذب انرژي توسط اين ماده بطور عمده در ناحيه فرابنفش است. ازاين‌رو تاكنون تحقيقات بسياري به‌منظور افزايش ناحيه جذب انرژي دي‌اكسيد تيتانيوم تا طول‌موج‌هاي مرئي انجام شده است.
دكتر حميدرضا پوراعتدال پژوهشگر دانشگاه صنعتي مالك اشتر با اشاره به تركيب آلي پارا آمينو فنول به‌عنوان يك آلاينده آب و همچنين فرايند فتوتخريب اين آلاينده،گفت: هدف از انجام اين طرح اصلاح فتوكاتاليست دي‌اكسيد تيتانيوم به‌منظور افزايش حساسيت آن در ناحيه طيف مرئي و افزايش بازدهي فرايند فتوتخريب تركيب آلي آن است .
اين محقق از افزايش بازدهي و سرعت فرايند تصفيه آب و كاهش هزينه آن به‌عنوان بارزترين مزاياي استفاده از اين نانوفتوكاتاليست ياد كرد.
در اين تحقيق، يك نانوكامپوزيت سه‌جزئي متشكل از دي‌اكسيد تيتانيوم، سولفيد روي و رنگ‌دانه برمو تيمول سنتز شده است. اضافه شدن سولفيد روي و برمو تيمول به دي‌اكسيد تيتانيوم موجب مي‌شود باند گپ بين لايه‌ي ظرفيت و لايه‌ي هدايت كاهش يابد.
بنابراين الكترون با جذب انرژي كمتري از لايه ظرفيت به لايه هدايت منتقل شده و گونه‌هاي اكسنده متفاوتي از جمله يون هيدروكسيل توليد مي‌كند. در مراحل بعد اين گونه‌هاي با آلاينده‌ها واكنش داده و آن‌ها را به تركيبات غير سمي و بي‌خطر تبديل مي‌كنند. بايد توجه داشت كه 96 درصد از تابش نور خورشيد در ناحيه مرئي قرار دارد، بنابراين كاهش باند گپ لايه‌ي ظرفيت و هدايت در افزايش بازدهي فرايند فتوتخريب بسيار حائز اهميت است.
پور اعتدال در رابطه با مراحل انجام اين طرح افزود: انتخاب يك روش مناسب كنترل شده مانند روش رسوبي جهت توليد نانوذرات تركيبات جامد، اولين قدم اجراي طرح بود. پس از انتخاب روش، تهيه مواد اوليه و بهينه كردن شرايط، توليد نانوذرات دي‌اكسيد تيتانيوم سنتز شد.
به گفته وي در ادامه اين نانوذرات به‌وسيله نانوذرات سولفيد روي و برمو تيمول آبي اصلاح شد. در پايان مرحله‌ي سنتز، از روش‌هاي مشخصه يابي جهت ارزيابي نانوذرات سنتز و اصلاح شده استفاده شد. همچنين پس از آماده‌سازي رآكتور، كارايي و ميزان بازدهي اين نانوذرات اصلاح شده در فتوتخريب تركيب فنولي موردنظر مورد بررسي قرار گرفت.
اين تحقيقات حاصل تلاش‌هاي دكتر حميدرضا پوراعتدال- عضو هيأت علمي دانشگاه صنعتي مالك اشتر شاهين شهر- و علي محمد سهرابي- دانش‌آموخته‌ي دوره‌ي كارشناسي ارشد دانشگاه آزاد اسلامي واحد شهرضا- است. نتايج اين كار در مجله‌ي Journal of the Iranian Chemical Society (جلد 13، شماره 1، سال 2015، صفحات 73 تا 79) به چاپ رسيده است.
