بررسی استفاده و بهبود فعالیت نانو فوتوکاتالیستهای نیمه هادی جهت حذف آلاینده ها تحت نور مرئی

افزایش روز افزون پساب های رنگی به ویژه در صنایع نساجی، پساب های کشاورزی بخصوص آفت کش ها در روان آب ها، آب های سطحی و زیر سطحی و ایجاد خطرات زیست محیطی ناشی از این مواد سبب گردیده است که حذف آن ها از پساب های صنعتی از اهمیت ویژه ای برخوردار گردد. بر این اساس، در سال های اخیر، استفاده از فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، بر پایه تولید گونه های اکسنده قوی مانند رادیکال هیدروکسیل بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در این تحقیق، ابتدا به بررسی دقیق فرایند فتوکاتالیستی (یکی از فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته) پرداخته و سپس اقدام به ساخت نانوفتوکاتالیست های بهینه شده جهت عملکرد تحت تابش نور مرئی گردید. بدین منظور در ابتدا نانوفتوکاتالیست های تیتانیوم دی اکساید دوپ شده با مس، گوگرد و یک گونه فلز واسطه (نیکل، روی، آهن، کبالت و نقره) سنتز شد تا جهت حذف آلاینده رنگی متیلن بلو به کارگرفته شود. سپس از بین این نانوفتوکاتالیست ها یک نمونه را انتخاب کرده و سعی در بهینه کردن آن (با بررسی درصد دوپ های مختلف) گردید. به منظور ارزیابی نانوفتوکاتالیست های سنتز شده و یافتن نقطه بهینه، آلاینده متیل اورانژ را طی سه ساعت و تحت نورمرئی مورد حذف قرار داده شد. بهترین نقطه بهینه با درصد های مولی cu/ti=0.1%, zn/ti =0.1%, s/ti =10% و دمای کسینه 550 درجه به دست آمد. میزان حذف بهینه در حالت بازی برابر 94.8 درصد شد.پارامتر سنتزی و فرایندی ph را نیز در نقطه بهینه بررسی گردید. چنانچه مشخص شد، بیشترین میزان حذف در ph اسید برابر 3 رخ داد.در دمای کلسینه 550 درجه سانتی گراد بیشترین فاز کریستالی اناتاز حاصل می گردد.در ادامه، اقدام به حذف یک نمونه آلاینده کشاورزی (پارکوات) با استفاده از نانوفتوکاتالیست la,s-tio2 تحت تابش نور مرئی شد. اثر تکی و تداخلی پارامترهای عملیاتی (میزان نانوفتوکاتالیست، مقدار پراکسیدهیدروژن و حجم آلاینده) مربوط به آلاینده کشاورزی با به کارگیری طراحی آزمایش و استفاده از نرم افزار design expert 7.00 مورد بررسی قرار گرفته و سپس با استفاده از این نرم افزار، با هدف بیشینه کردن میزان حذف پاراکوات این پارامترها تحت ناحیه آزمایش بهینه سازی شدند. میزان r2=0.9864 گردید. به منظور حذف این آلاینده ها در کل پروژه، دو نوع فتوراکتور ساخته شد و بنابه مقتضیات از آنها استفاده گردید. آنالیزهای فیزیکی xrd، sem، drs و pl جهت بررسی کیفی و کمی نانوفتوکاتالیست های سنتز شده، به کارگرفته شدند.