امروزه با توجه به نیاز روز افزون به آب سالم، حذف آلاینده های شایع منابع آب، نظیر نیترات و عوامل باکتریایی از جمله چالش های اصلی صنعت تصفیه آب است. وجود آلاینده های مذکور در منابع آب سبب افزایش نگرانی ها و بروز مشکلاتی برای سلامتی انسان ها بویژه کودکان می شود. با توجه به این که در بین روش های مختلف تصفیه آب، فرآیندهای فتوکاتالیستی، به عنوان یک تکنولوژی جدید، پتانسیل مناسبی برای حذف آلاینده های معدنی، آلی و عوامل میکروبی از آب دارند، این تحقیق با هدف حذف فتوکاتالیستی نیترات و باکتری های اشرشیاکلی و استرپتوکوکوس فکالیس از آب به کمک نانوذرات تثبیت شده اکسیدروی بر روی صفحات شیشه طراحی و انجام شد. ابتدا ویژگی های نانوذرات اکسیدروی تعیین گردید. خواص ضد باکتریایی آن ها با آزمایشاتmic و mbcبر روی باکتری اشرشیاکلی ارزیابی شد. تثبیت نانوذرات اکسیدروی بر روی صفحات شیشه ای به روش حرارتی انجام گرفت. نمونه های آب حاوی تعداد مختلفی از باکتری های هدف و غلظت های مختلف نیترات در یک راکتور نیمه پیوسته چرخشی با رژیم پیستونی، با استفاده از نانوذرات اکسیدروی تثبیت شده و پرتوتابی فرابنفش، آزمایش گردیدند. سپس اثر پارامترهای منبع تابش، شدت تابش، مدت تابش، تعداد لایه های تثبیت شده، تعداد اولیه باکتری، غلظت اولیه نیترات و دبی جریان راکتور در حذف فتوکاتالیستی آلاینده های هدف، مطالعه شد. طی این تحقیق حذف فتوکاتالیستی باکتری ها و احیاء فتوکاتالیستی و الکتروفتوکاتالیستی نیترات با موفقیت انجام شد. نتایج نشان می داد که تعداد cfu/100ml 1000-10 باکتری های اشرشیاکلی و استرپتوکوکوس فکالیس با استفاده از یک لایه نانوذرات اکسیدروی تثبیت شده تحت پرتودهی با لامپ های 8 واتuva با شدت تابش بهینه µw.s/cm2360 به ترتیب طی مدت 30-2 و40-2 دقیقه کاملا حذف شدند. همچنین احیاء فتوکاتالیستی و الکتروفتوکاتالیستی غلظت های 100 ،150 و 200 mg/lنیترات تا حد استاندارد، با استفاده از دو لایه نانوذرات اکسیدروی تثبیت شده تحت پرتودهی با لامپ های 8 واتuvc با شدت تابش بهینه µw.s/cm22400، تحت شرایط مختلف، طی مدت 5 تا 120 دقیقه انجام شد. در نتیجه نانوذرات اکسیدروی تثبیت شده بر روی شیشه، با تامین شدت تابش و مقدار بهینه ای از نانوذرات اکسیدروی تثبیت شده، که برای فعال شدن قابلیت فتوکاتالیستی آن ها، ضروری است، کاتالیستی مناسب و با قابلیت بالا در حذف آلاینده های مورد بررسی می باشند.

در دهه اخیر فرآیند الکتروکواگولاسیون به دلیل کارایی بالا و دانشی که انطباق بیشتری با محیط زیست دارد مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر این، الکتروکواگولاسیون دارای پتانسیل مطلوبی در تصفیه پساب های صنعتی با توجه به هزینه های مربوطه و اثرات محیط زیستی می باشد. هدف از این مطالعه ارزیابی حذف الکتروشیمیایی پساب های صنعتی با استفاده از الکترودهای پلاتین (آند) و نانو تیوب کربن (کاتد) می باشد. پارامترهای اصلی نظیر تغییرات ph(9-3)، غلظت اولیه کروم شش ظرفیتی (mg/l300-50)، اثر الکترولیت حمایت کننده (nacl, kcl, na2co3 و kno3) و مقدار دوز آن، پتانسیل اکسیداسیون احیاء، میزان لجن تولیدی و دانسیته جریان (ma/cm220-2) مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به لجن فرآیندی تولید شده بهترین آرایش الکترودی به شکل pt/fefe/cnts انتخاب گردید. در شرایط بهینه راندمان حذف کروم در زمان 90 100% تعیین گردید. دانسیته جریان ma/cm212، 3 ph، زمان 120 دقیقه، 1/0% nacl و غلظت کروم mg/l100 بر مبنای نتایج آزمایشگاهی بعنوان شرایط بهینه تعیین شدند. توانایی جذب نانوتیوب کربن به صورت مجزا بر مبنای فاکتورهایی نظیر ph اولیه (9-3)، غلظت اولیه کروم شش ظرفیتی (mg/l20-5) و دوز جاذب (mg60-20) مورد بررسی قرار گرفتند. حداکثر راندمان جذب در 3 ph و غلظت کروم اولیه mg/l5 بیش از 75% حاصل گردید. دوز mg60 از نانوتیوب کربن مورد استفاده هم بیشترین راندمان را ارائه نمود. در تشریح فرآیند جذب مطالعات کینتیکی و تعادلی مورد ارزیابی قرار گرفتند که بیشترین انطباق و همبستگی بین داده های آزمایشگاهی و مطالعات تعادلی و کینتیکی برای ایزوترم لانگمویر (996/0r2=) و کینتیک فرعی درجه دوم (998/0r2=) حاصل شد. حداکثر میزان جذب حاصله با استفاده از ایزوترم لانگمویر برابر mg/g33/6 تعیین گردید.

در میان روش های متنوع حذف آلاینده‏ ها از محیط‏ های آبی، فن آوری الکتروشیمیایی به عنوان ابزار فرآیندی قدرتمندی جهت جداسازی و کنترل انواع آلاینده ها به شمار می ‏رود. هدف از انجام این مطالعه بررسی عملکرد فن‏آوری الکتروشیمیایی در حذف همزمان نیترات و باکتری اشرشیاکلی از آب‏ های آلوده می باشد. در این مطالعه از سیستم جریان بسته متشکل از راکتور تک‏بخشی استوانه‏ ای مدور دارای حجم مفید 500 میلی لیتر استفاده گردید. اثر پارامترهای مختلفی شامل جنس الکترود، دانسیته جریان، نوع و غلظت حمایت کننده الکترولیتی و غلظت اولیه نیترات و باکتری اشرشیاکلی بر عملکرد سیستم مورد بررسی قرار گرفت. نمونه‏ گیری برای نیترات تا 3 ساعت و برای اشرشیاکلی تا 30 دقیقه پس از آغاز فرآیندها انجام شد. در مرحله اول آزمایش ها، الکترودهای استیل به عنوان آند و کاتد، به دلیل کارآیی مناسب در حذف همزمان نیترات و باکتری اشرشیاکلی (به ترتیب 65 و 84/6 درصد) و تولید لجن بسیار کمتر نسبت به دیگر الکترودها، به عنوان جنس بهینه آند و کاتد برای استفاده در مراحل بعد انتخاب شد. در مرحله تعیین اثر دانسیته جریان الکتریکی، دانسیته جریان 6 میلی آمپر بر سانتیمتر مربع از نظر کارآیی حذف نیترات و باکتری (به ترتیب 65 و 91 درصد) و مصرف انرژی عملکرد مطلوب‏ تری نشان داد. در مرحله بعد، اثر نوع و غلظت حمایت‏ کننده الکترولیتی بررسی گردید که حضور همزمان نمک های nacl و na2so4 هر کدام به غلظت 0/25 گرم بر لیتر به عنوان حالت بهینه مشخص شد. در این شرایط راندمان حذف نیترات و اشرشیاکلی به ترتیب به 65 و 95 درصد رسید. بررسی اثر غلظتهای اولیه آلاینده ها نشان داد که با افزایش غلظت اولیه به مدت زمان الکترولیز بیشتری نیاز خواهد بود و تا غلظت‏های 100mg/l نیترات و 5000cfu/ml به ترتیب به مدت زمان‏های 24 ساعت و 60 دقیقه جهت حذف کامل نیاز است. به طور کلی، این روش قادر به حذف غلظت های مختلف نیترات و باکتری اشرشیاکلی با راندمان بیش از 99 درصد می باشد.