سنتز و بررسی عملکرد کاتالیستی نانو ذرات tio2 تثبیت شده در فتوراکتور پله ای جهت حذف acid red 73 تحت تابش نور مرئی

با توجه به نگرانی روز افزون در مورد آلودگی زیست محیطی آب و اثرات آن بر زندگی موجودات زنده ضروری است که از فرآیندهای موثر برای حذف و جداسازی آلاینده های آبی استفاده گردد. در سال های اخیر، استفاده از tio2 به عنوان یکی از فرآیندهای اکسایشی پیشرفته به طور گسترده مورد توجه قرار گرفته است. بهبود خواص ساختاری و نوری tio2 می تواند در کاربرد این فتوکاتالیست در مقیاس صنعتی راهگشا باشد. در این تحقیق، نانو ذرات tio2 به روش سل ـ ژل اصلاح شده با پودر تجاری p25 تحت شرایط مختلف از غلظت اولیه تتراتیتانیوم ایزو پروپوکساید (ttip)، بارگذاری پودر تجاری p25 و ph تشکیل ژل سنتز گردید. بررسی خواص ساختاری نانو ذرات tio2 تهیه شده توسط روش سل ـ ژل اصلاح شده بر اساس نتایج xrd، bet و fesem نشان داد که میزان بلورینگی، اندازه ذرات و مساحت سطح کاتالیست ها تابعی از مقدار بارگذاری پودر تجاری p25 و ph تشکیل ژل می باشد در حالی که غلظت ttip فقط بر ترکیب درصد فاز بلوری tio2 حاصله اثر می گذارد. یافته ها نشان داد که بارگذاری نانو ذرات p25، ph تشکیل ژل و برهم کنش غلظت ttip با بارگذاری p25، با درجه اطمینان 95 درصد بر عملکرد نانو ذرات tio2 در تجزیه فتوکاتالیستی acid red 73 اثر می گذارند. فیلم tio2 تهیه شده از روش سل ـ ژل اصلاح شده (58% حذف رنگ) در مقایسه با فیلم تهیه شده از دوغاب p25 (44% حذف رنگ) و فیلم تهیه شده از روش سل ـ ژل (49% حذف رنگ)، پایداری بهتر و فعالیت فتوکاتالیستی بالاتری را در تجزیه acid red 73 نشان می دهد. نانو ذرات n-tio2 نیز مشابه با نانو ذرات tio2 تهیه شده و خواص ساختاری آنها براساس نتایج xrd، sem، bet، chnosو xps بررسی گردید. نتایج نشان داد که دمای کلسیناسیون (با درجه اطمینان 99%)، مدت زمان همزدن محلول (با درجه اطمینان 97%) و غلظت نیتروژن (با درجه اطمینان 44%) به ترتیب بر عملکرد فتوکاتالیستی نانو ذرات n-tio2 اثر می گذارند. به دلیل اثر هم افزایی بین نیتروژن و پودر p25، فعالیت فتوکاتالیستی فیلم n-tio2 تهیه شده از روش سل ژل اصلاح شده بهبود می یابد. قابلیت استفاده مجدد از فیلم n-tio2 پس از گذشت 4 دوره واکنش فتوکاتالیستی متوالی نشان داد که فعالیت فتوکاتالیستی تقریباً به اندازه 80 درصد اولیه خود باقی می ماند. در نهایت اثر پارامترهای عملیاتی بر فعالیت فتوکاتالیستی فیلم n-tio2 در فتوراکتوری پله ای با مانع بررسی گردید. نتایج cod نشان داد که تحت شرایط عملیاتی بهینه، فیلم n-tio2-p25 تقریباً 94 درصد ترکیبات آلی موجود در محلول را پس از گذشت 3 ساعت از تجزیه فتوکاتالیستی acid red 73 در فتوراکتور پله ای با مانع تخریب می کند.