بررسی کارایی نانوذرات دی اکسید تیتانیم تثبیت شده بر روی بسترهای مختلف در تصفیه فوتوکاتالیزی آبهای آلوده شده به مواد رنگزای آلی و بهینه سازی و مدل سازی فرآیند

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.