نانوکاتالیزور دی اکسید تیتانیم (tio2) به دلیل خواص ویژه (پایداری شیمیایی، قیمت ارزان، غیر سمی بودن) بطور گسترده در تصفیه ی فتوکاتالیزی آلاینده های محیط زیست مورد استفاده قرار می گیرد. فرآیندهای اکسایش فتوکاتالیزی جزء روشهای اکسایش پیشرفته هستند که طی آن، مواد آلاینده در اثر تابش نور uv و در حضور فتوکاتالیزورهایی مانند دی اکسید تیتانیم (فرآیند uv/tio2) تخریب می شوند. در سالهای اخیر استفاده از نانوکاتالیزورها در فرآیندهای فتوکاتالیزی، باعث افزایش چشمگیری در کارایی این فرآیندها در حذف آلاینده های محیط زیست گردیده است. در اکثر مطالعات قبلی، از سوسپانسیون tio2در فرآیندهای اکسایش فوتوکاتالیزی استفاده شده است. در این حالت مقدار کاتالیزور مصرف شده زیاد بوده و جداسازی فوتوکاتالیزور با ابعاد نانو از محلول پس از انجام عمل تصفیه جهت مصرف مجدد آن دشوار و پر هزینه است. همچنین در صورت استفاده از نانو کاتالیزور دی اکسید تیتانیم به شکل سوسپانسیون کدورت محلول بالا خواهد بود و نور به قسمت های پایین نفوذ نخواهد کرد. از طرف دیگر استفاده از سوسپانسیون نانوذرات tio2در راکتورهای جریان پیوسته بسیار دشوار است. وجود موارد فوق به علت صرف هزینه های بالا (مخصوصا جداسازی کاتالیزور از محلول سوسپانسیونی) کاربرد فرآیندهای اکسایش فوتوکاتالیزی را در مقیاس صنعتی محدود میکند. به منظور حل مشکلات مذکور در گسترش فرآیندهای اکسایش فوتوکاتالیزی در مقیاس صنعتی، نانوذرات دی اکسید تیتانیم بر روی بسترهای مناسب تثبیت می شوند. موادی که بعنوان بسترمورد استفاده قرار میگیرند باید از نظر شیمیایی غیر فعال باشند، از محیط آبی به سادگی قابل جداسازی باشند، قیمت آنها مناسب بوده و قابلیت استفاده ی صنعتی داشته باشند. در راستای تامین اهداف فوق، در این پروژه نانوذرات دی اکسید تیتانیم بر روی بسترهای pumice stoneو شیشه ای تثبیت خواهد شد. همچنین از بستر صنعتی آماده حاوی نانو ذرات tio2 تثبیت شده بر روی non-woven paper نیز استفاده خواهد شد. نانو ذرات دی اکسید تیتانیم مورد استفاده از نوع millenium pc-500 با اندازه یnm 5-10 و مساحت سطح ویژه ی m2/g 300 می باشد. به منظور تعیین مشخصات نانو ذرات دی اکسید تیتانیم مورد استفاده از تصاویر sem- tem و طیف ها ی xrd و ft-ir بهره گرفته خواهد شد. همچنین در حضور نانو ذرات دی اکسید تیتانیم تثبیت شده تحت تابش نور uv در یک فوتوراکتور سطح شیبدار با جریان برگشتی تصفیه ی فوتوکاتالیزی مواد رنگزا بررسی خواهد شد. کارایی فرآیند اکسایش فوتوکاتالیزی تابعی از شدت نورuv، غلظت اولیه ی آلاینده و مدت زمان فرآیند میباشد. مدلسازی سینتیکی فرآیند اکسایش فوتوکاتالیزی با در نظر گرفتن عوامل موثر مذکور و واکنشهای شیمیایی و فوتوشیمیایی انجام خواهد گردید. به منظور بهینه سازی فرآیند اکسایش فوتوکاتالیزی از طراحی آزمایش با استفاده از روش رویه پاسخ (rsm) بهره گرفته خواهد شد. همچنین کارآئی فرآیند مذکور در شرایط بهینه برای تصفیه پساب حقیقی بررسی خواهد گردید. در مرحله ی بعد با استفاده از آنالیز های مختلف نظیر gc-ms، ft-irبه شناسایی حد واسطها و محصولات جانبی تولید شده در طی فرآیند تصفیه فوتوکاتالیزی اقدام خواهد شد. بررسی میزان معدنی شدن با استفاده از اندازه گیری کل کربن آلی (toc) و طیف ft-ir طی فرآیند اکسایش فوتوکاتالیزی صورت خواهد گرفت.

از میان فرآیندهای اکسایش پیشرفته برای حذف آلاینده های آلی مقاوم، فرآیند فنتون هموژن با استفاده از یون-های fe2+ و fe3+ به عنوان کاتالیست در حضور هیدروژن پراکسید، به دلیل تولید رادیکال های هیدروکسیل و حذف انواع متنوعی از ترکیبات آلی توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. ولی با توجه به معایبی از قبیل استفاده از نمک های آهن به مقدار زیاد و انباشته شدن لجن های آهن باقیمانده از فرآیند که جداسازی آن ها مشکل می باشد و همچنین غیرفعال سازی کاتالیست توسط بعضی معرف ها مانند یون های فسفات، کاربرد صنعتی این فرآیند محدود شده است. برای رفع این محدودیت ها می توان از کاتالیست های جامد اصلاح شده با یون های آهن و یا از کانی ها و خاک های آهن دار در واکنش فنتون هتروژن استفاده کرد. در این میان، خاک لاتریت با دارا بودن اکسیدآهن سه ظرفیتی، کاتالیست موثری برای واکنش فنتون هتروژن محسوب می شود. فراوانی و ارزان قیمت بودن از جمله مزایای بکارگیری لاتریت می باشد. از طرف دیگر لاتریت با توجه با اینکه در زیر مجموعه خاک ها قرار می گیرد، دارای ساختار لایه ای، متخلخل و مزوحفره می باشد. مواد مزو حفره دارای حفراتی با قطر 50-2 نانومتر می باشند. استفاده از مواد با ساختار لایه ای و نانوحفره در فرآیند فنتون هتروژن باعث توزیع بهتر ذرات کاتالیست و کاهش مقاومت در انتقال جرم به سطح کاتالیست می شود. این امر باعث افزایش سرعت، کارایی فرآیند و کاهش هزینه های عملیاتی می گردد. در این کار پژوهشی کاربرد لاتریت بعنوان کاتالیست نانوحفره در فرآیندهای مختلف از قبیل فنتون هتروژن و فتوفنتون هتروژن جهت حذف ماده ی آلاینده ی قرمز اسیدی 17 بررسی شده است. برای تعیین مشخصات فیزیکی و شیمیایی لاتریت مورد استفاده با ساختار نانوحفره، از آنالیزهایxrd ،ft-ir ، betو تصاویر sem استفاده گردید. به منظور بهینه سازی فرآیند مذکور تاثیر پارامترهای عملیاتی مانند ph اولیه محلول، غلظت اولیه ماده رنگزا، غلظت اولیه کاتالیست، مدت زمان انجام فرآیند و غلظت اولیه هیدروژن پراکسید بر میزان رنگزدایی بررسی شده است. از مدل سینتیکی لانگموییر-هینشلوود جهت بررسی سینتیک فرآیند مذکور استفاده گردیده است.