بررسی تاثیر اسکاونجر در حذف فتوکاتالیستی رنگزای آبی مستقیم 71 با استفاده از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم پوشش داده شده بر بستر سیمانی

امروزه حضور آلاینده های رنگی سنتزی حاوی ساختارهای پیچیده آروماتیکی در فاضلاب نساجی بعنوان یک معضل با اثرات نامطلوب سرطان زایی، جهش زایی و ایجاد حساسیت محسوب می شود که لزوم تصفیه آنها را قبل از تخلیه به بدنه آب ها آشکار می سازد. از جمله روش های تصفیه فرایند فتوکاتالیستی با استفاده از نانو ذرات نیمه رسانای tio2 است که هدف آن تشکیل رادیکال های فعال غیر گزینشی شامل رادیکال هیدروکسیل برای تجزیه ساختار رنگزا و تبدیل آن به مولکول های کوچکتر بی خطر برای محیط زیست می باشد. در این روش با تابش طول موج مناسب به نانو ذرات، سطح آن فعال شده و یک جفت الکترون-حفره تشکیل می گردد. اما مشکل عمده کوتاه بودن عمر جفت الکترون-حفره تشکیلی و در نتیجه کاهش راندمان حذف می باشد که برای حل آن استفاده از افزودنی های مناسب مانند اسکاونجرها پیشنهاد شده است. اسکاونجرها ترکیباتی هستند که در صورت انتخاب مناسب با اسکاونج کردن الکترون، حفره و یا رادیکال های محیطی، ترکیب مجدد الکترون-حفره را به تعویق انداخته و با شروع فرایندهای زنجیره ای فتوکاتالیستی باعث افزایش راندمان حذف رنگزا می شوند. همچنین با انجام مستقیم فرایند اکسیداسیون-احیا بر روی آلاینده رنگی و با از بین بردن اثر تداخلی گونه های فعال در محیط نیز راندمان حذف را افزایش می دهند. بنابراین در این تحقیق به منظور افزایش راندمان حذف رنگزای آبی مستقیم 71 بعنوان یک ترکیب پیچیده سه آزویی، استفاده از اسکاونجرهای تسریع کننده الکترونی h2o2 و naocl و حفره edta در فرایند فتوکاتالیستی تثبیت شده بررسی گردید. تثبیت دوغاب نانو ذرات tio2 بر روی بسترهای سیمانی بی اثر نیز باعث راحتی کاربرد و امکان استفاده از آنها به دفعات بیشتر بدون نیاز به احیای مجدد شد. بدین منظور ابتدا اثر پارامترهای موثر در فرایند رنگبری فتوکاتالیستی شامل غلظت اسکاونجر، ph، غلظت رنگزا و شدت تابش لامپ uv-c بررسی شد. نتایج نشان داد که mg/l 100 رنگزا در حضور 0.006 مولار h2o2 در ph 8 تحت تابش w 90 لامپ uv-c در مدت زمان 20 دقیقه رنگبری می شود این در حالی است که بدون h2o2 در این شرایط زمان لازم برای رنگبری 255 دقیقه بود. همچنین غلظت 0.01 مولار naocl قادر به کاهش زمان رنگبری کامل mg/l 100 رنگزا در ph 11 و شدت تابش لامپ uv-c 90 وات از 255 به 15 دقیقه بود. در ادامه اثر مثبت 0.03 مولار edta برای تسریع حذف mg/l 75 با ph 6 تحت تابش w 60 لامپ uv-c از مدت زمان 225 به 75 دقیقه نیز مشاهده گردید. همچنین با بررسی طیف جذب در حین حذف رنگزا، کاهش پیک های مربوط به پیوند آزویی (nm 586) و ترکیبات بنزنی و نفتالینی (nm 310) نشان دهنده پیشرفت مناسب فرایند تجزیه بود. سرعت حذف رنگزا در حضور h2o2، naocl و edta با محاسبه سینتیک حذف در سیستم tio2/scavenger/uv-c/dye نیز به ترتیب 15، 35 و 2.5 برابر سینتیک حذف رنگزا در سیستم بدون اسکاونجر بود که تمامی این نتایج موید اثر تسریع کنندگی اسکاونجرهای مورد استفاده در حذف رنگزا بودند. در نهایت با مقایسه اسکاونجرها از جنبه های مختلف، ترکیب بهینه انتخاب شد و با انجام طراحی آزمایش برای آن، مطابقت داشتن نتایج حاصل از نرم افزار با داده های تجربی مشاهده گردید. همچنین قابلیت سه اسکاونجر در شرایط بهینه در تصفیه فاضلاب واقعی کارخانه رنگرزی سام نیز بررسی شد.