بررسی فرآیندهای اکسایش فتوکاتالیزوری و ازوناسیون- فتوکاتالیزوری با استفاده از نانوذرات دی اکسیدتیتانیم تثبیت شده جهت حذف آلاینده های داروئی از محلول های آبی

در کار پژوهشی حاضر، کارایی فرآیندهای اکسایش فتوکاتالیزوری و ازوناسیون-فتوکاتالیزوری به ترتیب با بکارگیری فتوراکتور سطح شیب دار با جریان برگشتی و فتوراکتور نیمه ناپیوسته در حضور نانوذرات دی اکسید تیتانیم (tio2) تثبیت شده بر روی صفحات سرامیکی جهت حذف آلاینده های داروئی مختلف بصورت انفرادی و مخلوط در طی سه بخش مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. در بخش اول ابتدا سطح بیرونی صفحات سرامیکی با فیلمی از نانوذرات tio2 با استفاده از فرآیند ساده و مقرون به صرفه بر پایه سل-ژل پوشش داده شد. مورفولوژی و توپوگرافی نانوذرات tio2 تثبیت شده بر سطح سرامیک با استفاده از آنالیزهای sem و afm بررسی گردید. نانوذرات دی اکسید تیتانیم مورد استفاده از نوع millenium pc-500 با اندازه ی nm 8 و مساحت سطح ویژه ی m2/g 76/320 می باشد. در مرحله اول از بخش دوم، مدل سازی و بهینه سازی حذف آلاینده داروئی فنازوپیریدین (php) بوسیله فرآیند اکسایش فتوکاتالیزوری با بکارگیری فتوراکتور سطح شیب دار با جریان برگشتی با استفاده از روش رویه پاسخ (rsm) انجام گرفت. تاثیر پارامترهای عملیاتی مانند غلظت اولیه ماده داروئی، مدت زمان فرآیند فتوکاتالیزوری، شدت نور uv-c و شدت جریان بر راندمان حذف مطالعه گردید. در مرحله دوم از بخش دوم، امکان حذف مخلوطی از مواد داروئی مترونیدازول (met)، آتنولول (atl) و کلروپرومازین (cpr) بوسیله فرآیند اکسایش فتوکاتالیزوری با بکارگیری فتوراکتور سطح شیب دار با جریان برگشتی بررسی گردید. به دلیل همپوشانی طیف جذبی مواد داروئی و عدم امکان اندازه گیری همزمان آنها با روش کالیبراسیون تک متغیره، از روش حداقل مربعات جزئی (pls) که یکی از روشهای کالیبراسیون چند متغیره مرتبه اول می باشد، برای اندازه گیری همزمان غلظت هرکدام از مواد داروئی در مخلوط های مربوطه استفاده شد. همچنین از روش rsm برای مدل سازی و بهینه سازی فرآیند حذف استفاده شده و تأثیرات منفرد و متقابل متغیرهای مستقل فرآیند بر روی متغیر پاسخ (راندمان حذف) بررسی گردید. در مرحله اول از بخش سوم از کار پژوهشی حاضر، بعد از راه اندازی فتوراکتور نیمه ناپیوسته ازوناسیون-فتوکاتالیزوری حذف php از محلول های آبی مورد بررسی قرار گرفت. میزان حذف آلاینده داروئی php با غلظت اولیه mg/l 25، طی فرآیندهای فتولیز مستقیم، اکسایش فتوکاتالیزوری، ازوناسیون، ازوناسیون فتولیزی، ازوناسیون کاتالیزروی ناهمگن و ازوناسیون-فتوکاتالیزوری بعد از 35 دقیقه به ترتیب برابر با 5، 25، 58، 63، 71 و 95% برای فرآیندهای مذکور حاصل گردید. سینتیک حذف php با استفاده از فرآیندهای مذکور بررسی شد و نتایج حاصل نشان داد که فرآیندهای مورد بررسی از سینتیک شبه مرتبه اول پیروی می کنند. همچنین حاصل شدن مقدار 11/2 برای فاکتور هم افزایی، حضور اثر هم افزایی را در فرآیند ازوناسیون-فتوکاتالیزوری نشان داد. در ادامه تأثیر پارامترهای عملیاتی از قبیل ph و دبی ازون ورودی بر روی راندمان حذف php بوسیله فرآیندهای اکسایش فتوکاتالیزوری، ازوناسیون و ازوناسیون-فتوکاتالیزوری بررسی گردید نتایج نشان داد که فرآیند ازوناسیون-فتوکاتالیزوری به ترتیب در مدت زمان 20 و 40 دقیقه بطور موثری باعث تخریب php و کاهش سمیت محلول می گردد. در مرحله دوم از بخش سوم، سینتیک تخریب php بوسیله فرآیند ازوناسیون-فتوکاتالیزوری با استفاده از سه روش از جمله مدل سازی بر پایه واکنشهای بنیادی ابتدایی، مدل سازی تجربی و شبکه های عصبی مصنوعی (ann) مدل سازی گردید. کارایی و عملکرد مدلهای مذکور در پیش بینی راندمان تخریب php در شرایط مختلف عملیاتی با استفاده از آنالیز واریانس (anova) مقایسه و ارزیابی گردید. نتایج anova نشان داد که اختلاف معنی داری بین راندمان های حذف php پیش بینی شده توسط مدلهای پیشنهاد شده وجود ندارد. در مرحله سوم از بخش سوم، امکان حذف مخلوطی از مواد داروئی نالیدیکسیک اسید (nad)، متیل دوپا (mdp) و فاموتیدین (fam) بوسیله فرآیند ازوناسیون-فتوکاتالیزوری بررسی گردید. به دلیل همپوشانی طیف جذبی این مواد داروئی و عدم امکان اندازه گیری همزمان آنها با روش کالیبراسیون تک متغیره، از روش تفکیک منحنی چند متغیره-حداقل مربعات متناوب (mcr-als) که یکی از روشهای کالیبراسیون چند متغیره مرتبه دوم می باشد، برای استخراج پروفایل طیفی و غلظتی گونه های موجود در فرآیند تخریب استفاده شد. همچنین از روش rsm برای مدل سازی فرآیند حذف استفاده شده و تأثیرات منفرد و متقابل متغیرهای مستقل فرآیند بر روی متغیر پاسخ (راندمان حذف) بررسی گردید