تجزيه آلاينده‌هاي زيست محيطي با فناوري نانو

مجموعه: گزارشهای علمی

محققان دانشگاه آزاد اسلامي واحد تبريز، با بررسي فعاليت فتوکاتاليزوري نانوذرات تيتانيوم دي‌اکسيد مختلف ، نقش مهم ترکيب فازهاي مختلف آناتاز و روتيل نانوذرات تيتانيوم دي‌اکسيد را در حذف آلاينده‌هاي زيست محيطي با قابليت تجزيه حياتي پايين را گزارش نمودند.

فعاليت فتوکاتاليزوري نيمه‌رساناهاي اکسيدي در حذف بسياري از آلاينده‌هاي آلي و معدني به اثبات رسيده است. در اين فرايندها، از تابش نوري با طول موج مناسب بر سطح نيمه‌رساناي اکسيدي، جفت حفره- الکترون تشکيل مي‌شود که در واقع حفره، خاصيت اکسيدکنندگي و الکترون خاصيت احياکنندگي قابل توجهي دارند. تا كنون تلاش زيادي براي افزايش فعاليت نيمه‌رساناهاي اکسيدي در حذف آلاينده‌هاي زيست‌محيطي صورت گرفته که از آن جمله مي‌توان به دوپينگ اين ذرات با عناصري نظير نقره، طل، مس و ...، کوپل ذرات نيمه‌رسانا با ساير نيمه‌رساناهاي اکسيدي و همچنين استفاده از نيمه‌رساناهاي اکسيدي در ابعاد نانو اشاره کرد.

دکتر محمدعلي بهنژادي و همکارانش، فعاليت فتوکاتاليزوري نانوذرات تيتانيوم دي‌اکسيد تجاري با ساختار کريستالي و ابعاد متفاوت را در حذف يک آلاينده مدل از صنعت نساجي بررسي نمودند.

اين محققان در يك كار تحقيقاتي، ابتدا نانوذرات دي‌اکسيد تيتانيوم تجاري را در اندازه‌ها و ساختارهاي کريستالي متفاوت تهيه کرده، سپس با استفاده از دستگاه XRD مشخصات کامل اين ذرات را از نظر ابعاد و ساختار کريستالي مورد بررسي و تجزيه و تحليل قرار داده‌اند. گفتني است که نتايج حاصل از دستگاه XRD، با اطلاعاتي که از شرکت سازنده براي نمونه‌ها داده شده بود، مطابقت بسيار مناسبي داشته است.

در مرحله بعد براي مقايسه فعاليت اين ذرات در حذف آلاينده مدل، ابتدا ميزان جذب سطحي آلاينده را روي سطح اين ذرات مطالعه و ايزوترم جذب سطحي آنها را بدست آورده و در مرحله آخر، فعاليت فتوکاتاليزوري ذرات تحت تابش نور فرابنفش را در يک فتوراکتور ناپيوسته از جنس کوارتز در شرايط عملياتي مختلف نظير شدت تابش‌هاي مختلف، غلظت‌هاي مختلف از آلاينده مدل و مقادير متفاوت فتوکاتاليزور مقايسه نموده‌اند.

نتايج اين تحقيق نشان مي‌دهد که ساختار کريستالي و اندازه، در فعاليت فتوکاتاليزوري اين ذرات، نقش به سزايي دارد. به عبارت ديگر، ترکيب فاز آناتاز و روتيل دي‌اکسيد تيتانيوم نقش مهمي در جداسازي جفت حفره و الکترون داشته و باعث افزايش فعاليت فتوکاتاليزوري اين ذرات شده است. از طرف ديگر مقايسه فعاليت فتوکاتاليزوري دو نمونه تجاري با فازهاي تقريبا مشابه، اما با اندازه‌هاي متفاوت نشان مي‌دهد که کاهش اندازه بيش از حد اين ذرات، سبب افزايش فعاليت فتوکاتاليزوري نمي‌شود.

نکته حايز اهميت اين است که کليه صنايعي که پساب‌هاي حاوي آلاينده‌هاي زيست محيطي با قابليت تجزيه حياتي پايين توليد مي‌کنند، مي‌توانند براي تصفيه اين پساب‌ها، از فتوراکتورهاي حاوي اين نانوذرات نيمه‌رسان بهره بگيرند.

جزئيات اين پژوهش که با همکاري آقايان ناصر مديرشهلا، محمد شکري، هادي الهام و خانم آرزو زيني‌نژاد انجام شده، در مجلهJournal of Environmental Science and Health Part A (جلد 43، صفحات 460-467، سال 2009) منتشر شده است.