در کار پژوهشی حاضر، به بررسی حذف ماده رنگزای راکتیو قرمز 43 (43rr) به عنوان آلاینده مدل و برخی مواد رنگزای آلی دیگر از پساب های مصنوعی و حقیقی توسط فرآیند انعقاد و لخته سازی الکتروشیمیایی (ecf) پرداخته شد. آزمایش ها در یک راکتور ناپیوسته که در آن از دو آند آهنی (فرآیند ecf-fe) و یا دو آند آلومینیومی (فرآیند ecf-al) به همراه دو کاتد استیل که در حالت تک قطبی و اتصال موازی قرار داشتند، انجام شدند. ابتدا تاثیر عوامل موثر شامل نوع و غلظت آنیون، دانسیته جریان الکتریکی، و ph اولیه پساب در کارایی هر دو فرآیند در حذف 43rr بررسی شد. نتایج حاصل از ارزیابی تاثیر نوع آنیون های کلراید، سولفات و نیترات نشان دادند که در فرآیند ecf-al در حضور آنیون سولفات به دلیل تشکیل لایه اکسیدی مقاوم از انحلال الکتروشیمیایی آند آلومینیومی جلوگیری می شد. در حضور نیترات و کلراید انحلال الکتروشیمیایی آلومینیوم با بازده جریان بزرگتر از %100 اتفاق افتاد. بالاترین میزان حذف در حضور آنیون کلراید حاصل شد. همچنین با افزایش غلظت آنیون و یا اضافه شدن آنیون سولفات و نیترات به پساب حاوی آنیون کلراید میزان حذف بطور چشمگیری کاهش یافت. در فرآیند ecf-fe، بیشترین میزان حذف در حضور یون های سولفات و کلراید بدست آمد. حضور یون نیترات موجب تشکیل لایه رویین در سطح آند آهنی و مانع انحلال الکتروشیمیایی آن شد. لایه رویین تشکیل شده با اضافه شدن کلراید از بین می رفت. بررسی تاثیر دانسیته جریان، مدت زمان الکترولیز و ph اولیه نشان دادند که در فرآیند ecf-al بیشترین میزان حذف ماده رنگزای آلی در محیط های نسبتا اسیدی (25/4=ph) و در 12 دقیقه ابتدایی فرآیند حاصل شد. در phهای خنثی، افزایش دانسیته جریان به مقادیر بالاتر از a/m2 25 تاثیر چندانی در راندمان حذف نداشت. در فرآیندecf-fe سه مرحله متمایز شامل مراحل تاخیر، حذف و پایا در طول حذف ماده رنگزا مشاهده شد. در دانسیته جریان های a/m2 15 و بالاتر بیشترین مقدار حذف حاصل شد و با افزایش دانسیته جریان سرعت حذف ماده رنگزای آلی افزایش یافت. در حذف مواد رنگزای آلی با بار و ساختار متفاوت در شرایط عملیاتی مشابه، کارایی فرآیند ecf-al با افزایش تعداد گروه های سولفونات و همچنین اندازه مولکول افزایش می یافت. میزان حذف مواد رنگزای کاتیونی توسط آند آلومینیومی قابل توجه نبود. در فرآیند ecf-fe بار و ساختار ماده رنگزای آلی تاثیر چندانی در بازده حذف نداشته و بازده حذف تمام مواد رنگزای بکار گرفته شده بالاتر از %90 بود. نتایج حاصل حاکی از حضور مکانیسم خنثی شدن بار در فرآیند ecf-al بوده و جذب سطحی آلاینده ها بر روی لخته های هیدروکسید فلزی ecf-fe (حذف روبشی) مکانیسم های اصلی حذف مواد رنگزای آلی می باشند. بهینه سازی و مدلسازی هر دو فرآیند توسط روش رویه پاسخ (rsm) انجام گرفت. نتایج حاصل از آنالیز واریانس نشان دادند که مدل های پیشنهادی برای هر دو فرآیند به طور مناسبی قادر به پیش بینی بازده حذف 43rr در شرایط مختلف بودند. شرایط بهینه پیشنهادی توسط rsm برای فرآیند ecf-fe متفاوت از ecf-al بود. در شرایط بهینه پیشنهادی، بیش از %99 رنگ توسط هر دو فرآیند حذف شد در حالیکه میزان حذف کل کربن آلی (toc) برابر با 03/91 و 22/98 درصد برای ecf-fe و ecf-al بود. آنالیزهای uv-vis، toc و gc-ms باقی ماندن مواد آلی را پس از تصفیه پساب مصنوعی حاوی 43rr توسط فرآیند ecf-fe را نشان دادند. بر اساس ترکیبات آلی شناسایی شده وجود واکنش های تخریب کننده به عنوان واکنش های جانبی در فرآیند ecf-fe تایید شد. شواهد تجربی مبنی بر وجود واکنش های تخریبی در فرآیند ecf-al حاصل نشد. علاوه بر این کارایی هر دو فرآیند توسط یک شبکه عصبی مصنوعی سه لایه که شامل 4، 12 و 1 نورون درلایه های ورودی، خروجی و مخفی بود، مدلسازی شد. کارایی فرآیند ecf-al در تصفیه پساب حقیقی با فرآیند ecf-fe مورد مقایسه قرار گرفت. بر اساس نتایج حاصل، آند آلومینیومی از کارایی چندانی در حذف رنگ در مقایسه با آند آهن برخوردار نبود. برای راکتور پیوسته طراحی شده میانگین زمان ماندگاری برابر با 27/18 دقیقه تعیین شد. رنگزدایی کامل از پساب سنتزی در راکتور پیوسته با اعمال نسبت j/q بزرگتر از 8/0 بدست آمد.

یکی از بزرگترین مشکلات محیط زیستی وارد شدن پساب های صنعتی به منابع آب های سطحی و زیرزمینی می باشد. جذب سطحی با استفاده از کربن فعال پودری یکی از روش های موثر برای حذف آلاینده های آلی و معدنی از پساب های صنعتی است. ولی این فرایند دارای معایبی نیز می باشد از جمله اینکه بازیابی مجدد کربن فعال پودری از محیط آبی به راحتی انجام نمی شود. برای رفع این مشکل می توان از کربن فعال پودری مغناطیس شده با استفاده از نانو ذرات مگنتیت استفاده کرد که با به کار بردن آهن ربا به راحتی امکان جداسازی کربن فعال پودری از محلول آبی فراهم می شود. در این پروژه تحقیقاتی ابتدا نانو ذرات مگنتیت سنتز شده و سپس بر روی کربن فعال پودری تثبیت شد، خصوصیات نانوکامپوزیت حاصل با استفاده از آنالیزهای xrd، ftir و sem مطالعه شد. جهت افزایش کارائی نانوکامپوزیت تهیه شده، ابتدا نسبت مطلوب fe3o4:pac (powder activated carbon ) تعیین گردید و در آزمایش های بعدی از این نسبت استفاده شد. آزمایشات نشان داد که نانوکامپوزیت با نسبت2به1 ازpac و fe3o4 بهترین کارایی را داشت. به علاوه، تاثیر عوامل موثر در جذب سطحی مانند مقدار کامپوزیت مصرفی، دمای محلول، ph و زمان تماس کامپوزیت و غلظت آلاینده ماده رنگزای اسید آبی 193 از خانواده رنگهای آزومتال کمپلکس بررسی شد. نتایج نشان دادند که راندمان جذب سطحی رنگ با افزایش دما، phهای اسیدی و مقادیر نانوکامپوزیت بیشتر افزایش می یابد. به منظور ارزیابی کارایی نانوکامپوزیت تهیه شده، درصد جذب سطحی رنگ با استفاده از این نانوکامپوزیت با راندمان حاصل از مقادیر متناظر از اجزای سازنده آن مقایسه شد. نتایج نشان دادند که در شرایط آزمایشی یکسان راندمان جذب سطحی توسط نانوکامپوزیت fe3o4: pac (24/53%)، بیشتر از راندمان های حذف fe3o4 (38/36%) و کمتر از راندمان حذف pac (45/78%) می باشد. علاوه بر آن، سینتیک واکنش جذب سطحی در شرایط دمایی مختلف ( oc 26 و oc 40)، ph مختلف (3، 5، 7و9) و مقادیر جاذب مختلف (03/0، 05/0وg 1/0) بررسی شد. نتایج نشان می دهند که در همه موارد، مدل سینتیکی از نوع مدل سینتیکی درجه دوم پیروی می کند. همچنین، جذب سطحی ماده رنگزای اسید آبی 193توسط نانوکامپوزیت fe3o4 : pac، با استفاده از روش رویه ی پاسخ مدل سازی و بهینه سازی شده و اثر پارامتر های دما، ph محلول رنگ، مقدار نانوکامپوزیت به کار رفته و زمان تماس بر روی راندمان حذف مطالعه شد. شرایط بهینه بدست آمده برای این پارامتر ها به ترتیب برابر باoc40، 3 ph=، g05/0، min 75 بود. با بررسی ایزوترم جذب سطحی کامپوزیت وکربن فعال خالص نشان داده شدکه هر دو از مدل ایزوترمی لانگمویر پیروی می کنند و حضور نانو ذرات مگنتیت در سطح کربن فعال تاثیری در نوع ایزوترم جذب ندارد. همچنین تاثیرافزایشph در واجذب محلول رنگ از سطح کامپوزیت fe3o4 :pac با اضافه کردن ml 100 محلول 2/0 مولار از سدیم هیدروکسید بررسی شد. نتایج بدست آمده حاکی از این است که افزایش ph کارایی خوبی در واجذب رنگ از سطح کامپوزیت دارد.

امروزه با گسترش روز افزون صنایع مقادیر قابل توجهی آلاینده های از جمله ترکیبات دارویی، سموم کشاورزی، مواد رنگ آلی وارد منابع آبی می شوند. یکی از فرآیندهای مورد استفاده در حذف آلاینده های مقاوم در برابر اکسایش زیستی فرآیندهای فوتوکاتالیستی می باشد. با استفاده از نیمه رساناهای مانند zns در حضور نور فرابنفش در محیط های آبی رادیکال ho. که قدرت اکسید کنندگی بالایی را دارند، را تشکیل می دهند. این رادیکال ho. موجب تخریب آلاینده های آلی می شود، و آن ها را به co2 و h2o تبدیل می کند. بنابراین در این پژوهش به عمل آمده zns را با عنصر ساماریوم و پرازئودیمیوم دوپه کردیم، در این صورت نانو فوتوکاتالیست به دلیل دوپه شدن نوار انرژی آن کاهش یافته و به نور مرئی رسید، این عمل باعث گردیده تا نانو فوتوکاتالیست zns دوپه شده با ساماریوم و پرازئودیمیوم در نور مرئی فعال شده و دیگر نیازی به نور فرابنفش نیست، و صرفه اقتصادی دارد. در این پژوهش برای شناسایی نانو ذرات از دستگاهای xps، sem، tem، xrd، tga و برای تشخیص عملکرد نانو فوتوکاتالیست از رنگ rred 43 استفاده شد، برای اندازه گیری کاهش غلظت رنگ از دستگاه uv-vis استفاده شد. وقتی از فوتوکاتالیست zns تهیه شده در تخریب رنگ rred 43 در نور مرئی استفاده شد، 22/12 % از رنگ را توانست تخریب کند. وقتی که عمل دوپه شدن یون ساماریوم با zns مشاهده شد، ساماریوم با دوپه 04/0 % بیشترین راندمان را داشته است. مقدار تخریب رنگ rred 43 توسط نانو فوتوکاتالیست برابر است با 64/87 % که یک راندمان عالی برای فوتوکاتالیست می باشد. اما در فوتوکاتالیست دوپه شده پرازئودیمیوم، نانو فوتوکاتالیست خواص کاتیونی پیدا کرده و رنگ مورد آزمایش هم آنیونی بوده، بنابراین رنگ را بر سطح خودش جذب کرده بنابراین از فرایند فوتوکاتالیستی کنار گذاشته شد.

با افزایش روز افزون جمعیت، استفاده از منابع تجدید پذیر جهت تولید محصولات و سوخت‏ های زیستی اهمیت فراوانی دارد. سلولز فراوان‏ترین پلیمر زیستی است که سالانه حدود180میلیارد تن طی فتوسنتز تولید می شود. استفاده از این منبع غنی سلولزی نیازمند به کارگیری فرآیند های شیمیایی و بیولوژیکی است. باتوجه به صرفه اقتصادی و آلایندگی کمتر هیدرولیز زیستی، اهمیت کاتالیزور های زیستی نظیر سلولاز به طور گسترده مورد مطالعه قرار می گیرد. سلولاز در صنعت منسوجات، شوینده ها، کاغذ سازی، تولید سوخت های زیستی و زیست پالایی کاربرد های گسترده ای دارد. باتوجه به کاربرد های گسترده آن، تولید ارزان و افزایش پایداری آنزیم در شرایط مختلف (دمای بالا، ph های مختلف، حضور شوینده ها و افزاینده‏های شیمیایی) اهمیت بسزایی دارد. آنزیم ها در طیف کوچکی از دما و phفعالیت کاتالیزوری خود را انجام می دهند. با استفاده از مهندسی ساختار پروتئین، استفاده از یکسری حلال ها و افزاینده ها به محیط واکنش و تثبیت آنزیم بر روی بستر مناسب، می توان پایداری آنزیم را در شرایط صنعتی بهبود بخشید. تثبیت آنزیم می تواند راه حل مناسبی برای افزایش پایداری آنزیم باشد

در پژوهش حاضر، نانو ذرات کادمیوم سولفید توسط روش درجا بر روی بستر کیتوسان سنتز گردید. خواص ساختاری نانو کامپوزیت تهیه شده به کمک طیف مادون قرمز تبدیل فوریه (ft-ir)، تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و الگوی پراش اشعه ایکس (xrd) مطالعه شد. کارایی کامپوزیت در حذف ماده رنگزا ی راکتیو آبی 19 به عنوان نمونه ای از آلاینده تحت تابش نورمرئی مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا، با استفاده از روش رویه پاسخ rsm)) فعالیت جذب-تخریب فتو کاتالیزوری مدل سازی و بهینه سازی شد. همچنین بررسی سینتیک فرآیند نشان داد حذف فتوکاتالیزوری ماده رنگزا از سینتیک درجه اول تبعیت می کند. در بخش بعدی کار پژوهشی حاضر، نانو کامپوزیت کیتوسان-پلی آنیلین حاوی نانو بلور ها ی کادمیوم سولفید از طریق پلیمری شدن مونومر ها ی آنیلین در حضور نمک کادمیوم نیترات و کیتوسان سنتز گردید. توانایی نانو کامپوزیت کیتوسان پلی آنیلین-کادمیوم سولفید در حذف ماده رنگزا ی راکتیو آبی 19 در حضور نور مرئی بررسی شد. آزمایش های جذب-تخریب فتو کاتالیزوری به عنوان تابعی از متغیر ها ی موثر مانند غلظت آلاینده، ph، مقدار کامپوزیت ، شدت تابش نور مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین انجام همزمان عملیات جذب-تخریب فتو کاتالیزوری منجر به بکارگیری نانو کامپوزیت کیتوسان-پلی آنیلین-کادمیوم سولفید در چرخه های بعدی بدون انجام عملیات واجذبی شد. در این پژوهش، از شبکه های عصبی مصنوعی (ann)، برای مدل سازی و پیش بینی صحیح عملکرد فرآیند جذب-تخریب فتو کاتالیزوری استفاده شد. نتایج نشان داد داده ها ی تجربی به طور رضایت بخشی با داده ها ی پیش بینی شده مدل مطابقت داشت. سرانجام، ایزوترم ها ی جذب فرآیند مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد جذب ماده رنگزا از ایزوترم لانگمویر پیروی می کند. همچنین بر اساس واکنش های جذبی-تخریبی فتو کاتالیزوری، مدل سینتیکی جدیدی به منظور ازریابی سرعت واکنش صورت گرفت.