تثبیت فسفومولیبدیک اسید روی الکترود و حذف یک آلاینده رنگزا از محلول آبی آلوده با استفاده از سیستم فتوالکتروکاتالیستی

هدف از این کار پژوهشی حذف فتوالکتروکاتالیستی ماده رنگزای زرد راکتیو 39 ¬توسط الکترود اصلاح شده توسط فسفومولیبدیک¬اسید می¬باشد. ¬فسفومولیبدیک اسید نوعی ترکیب معدنی از دسته پلی-اکسومتالات¬ها می¬باشد که خاصیت فتوکاتالیستی و الکتروکاتالیستی دارد. فسفومولیبدیک اسید دارای خاصیت انتقال چندگانه الکترون می¬باشد که به منظور فعالیت الکتروشیمیایی کاربرد گسترده دارد. در این پایاننامه الکترود گرافیت توسط فسفومولیبدیک¬اسید با استفاده از روش خود افزایی لایه به لایه اصلاح شد. جهت بررسی خصوصیات الکترود اصلاح شده ازآنالیز های fesemو ولتامتری چرخه¬ای بهره گرفته شد. تصاویر fesem بدست آمده نشان داد ذرات فسفومولیبدیک ¬اسید به خوبی بر روی سطح الکترود تثبیت شده¬اند و همچنین اندازه ذرات تثبیت شده بر روی سطح گرافیت در مقیاس نانو(اغلب10نانومتر) بوده است. نتایج نمودار¬های ولتامتری چرخه¬ای نشان داد نانو ذرات تثبیت شده بر روی سطح الکترود دارای فعالیت الکتروشیمیایی خوبی می¬باشند و همچنین پایداری نانو ذرات بر روی بستر گرافیتی قابل قبول است. در ادامه تاثیر پارامترهای عملیاتی موثر در حذف فوتوالکتروکاتالیستی مانند مقادیر نانوذرات فسفومولیبدیک¬اسید مورد استفاده در هنگام تهیه الکترود، اختلاف پتانسیل اعمال شده به سیستم و ph محلول مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن بود که افزایش مقدار اختلاف پتانسیل اعمالی و کاهش ph محلول باعث افزایش راندمان حذف می¬شودو همچنین مقدار مشخصی از کاتالیست (5/1گرم)، دارای بیشترین راندمان حذف بود. همچنین فرآیند حذف فوتوالکتروکاتالیستی ماده رنگزای راکتیو زرد 39 با استفاده از الکترود گرافیت اصلاح شده توسط فسفومولیبدیک اسید به روش رویه پاسخ مدل¬سازی و بهینه سازی شده و اثر پارامترهای مذکور توسط این روش نیز مورد بررسی قرار گرفت. شرایط بهینه به دست آمده برای این پارامترها شامل اختلاف پتانسیل 1 ولت، 5/1 گرم فتوکاتالیست مورد استفاده برای تهیه الکترود، و ph محلول برابر3 بود که طی 90 دقیقه درصد راندمان حذف به 95% رسید و آنالیز واریانس ضریب همبستگی مناسبی را برای مدل پیشنهاد شده نشان داد (7/93 r2= و 9/84 adjusted-r2=). مطالعات سینتیکی حذف فوتوالکتروکاتالیستی ماده رنگزای راکتیو زرد 39 در غلظت¬های مختلف ماده رنگزا، نشان می¬دهد که سرعت واکنش از مدل سینتیکی مرتبه اول پیروی می کند. در انتهای این کار پژوهشی جهت بررسی مکانسیم رنگزدایی توسط الکترود مذکور، از آنالیز gc-mass بهره گرفته شد و حدواسط¬ها و محصولات میانی طی فرآیند رنگزدایی، توسط این آنالیز شناسایی شد.