دفاع از پایان نامه: کاربرد نانوکاتالیزورها به منظور حذف آلاینده های آلی موجود در آب

جلسه دفاع از پایان نامه دکتری آقای علیرضا ختائی با عنوان بررسی فرآیندهای اکسایش پیشرفته و کاربرد نانوکاتالیزورها به منظور حذف مقادیر کم آلاینده های آلی موجود در آب ساعت ۱۰ صبح ۱۴ آذر ۱۳۸۶در دانشکده شیمی دانشگاه تبریز برگزار می گردد.

 

دانشگاه تبریز
دانشکده شیمی
گروه شیمی کاربردی

جلسه دفاع از پایان نامه

عنوان پایان‌‌نامه:
بررسی فرآیندهای اکسایش پیشرفته و کاربرد نانوکاتالیزورها به منظور حذف
مقادیر کم آلاینده های آلی موجود در آب

دانشجو: علیرضا ختائی
استاد راهنما: زنده ‌یاد شادروان دکتر دانشور
مقطع: دکتری
زمان: ۱۰ صبح ۱۴ آذر ۱۳۸۶
 

خلاصه:

از جمله فرآیندهای که در سال‌های اخیر برای حذف آلاینده‌های سمی موجود در
آب از جمله مواد رنگزای آلی و سموم دفع آفات کشاورزی در مقادیر کم، مورد
استفاده قرار گرفته است، فرآیندهای اکسایش پیشرفته (AOP) می باشند. از آنجا
که مواد رنگزای آلی و سموم کشاورزی از مهمترین عوامل آلاینده محیط زیست
بشمار می روند، حذف آنها از آبهای آلوده به روش مناسب ضروری می‌باشد. لذا
در بخشی از این کار پژوهشی کارایی ۹ فرآیند مختلف فنتون و فوتوفنتون در حذف
ماده رنگزای اسید قرمز۱۴ به عنوان نمونه ای از مواد رنگزای آلی، از آب
آلوده مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. در حذف رنگ مذکور بوسیله فرآیندهای
UV/H2O2/Fe(III) و UV/H2O2/Fe(II) تأثیر عوامل مؤثر از قبیل نقش یونهای آهن
دو و سه ظرفیتی، تابش نور UV، تاثیر حضور H2O2، مقدار اولیه یونهای آهن، pH
محلول و غلظت اولیه رنگ مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آزمایش‌ها نشان داد
که فرآیند UV/H2O2/Fe(III)/Oxalate مناسبترین روش در رنگزدایی محلول حاوی
ماده رنگزای اسید قرمز ۱۴ است. ثبت طیفهای جذبی و اندازه گیری مقادیر کل
کربن آلی (TOC) قبل و بعد از فرآیند تصفیه به روش UV/H2O2/Fe(III)/Oxalate
نشان داد که حذف ماده رنگزای فوق از یک نمونه آب چاه آلوده به آن به روش
مذکور امکان پذیر می‌باشد. همچنین حذف علف کش اریوگلوسین به عنوان نمونه‌ای
از سموم دفع آفات کشاورزی، با استفاده از فرآیندهای UV/H2O2 و UV/TiO2بررسی
گردید. در فرآیند UV/H2O2، تأثیر عوامل مؤثر مختلف نظیر تأثیر H2O2و نور
UV، زمان تابش نور UV، pH محلول، مقدار H2O2 و غلظت اولیه آلاینده بررسی
شده است. همچنین با در نظر گرفتن واکنشهای رادیکالی، مدل سینتیکی بین سرعت
ظاهری فرآیند حذف و مقدار اولیه H2O2 ارائه گردید.کارایی مدل سینتیکی بدست
آمده، در ارزیابی میزان انرژی الکتریکی مصرف شده و پیش بینی مقدار مطلوب
H2O2 مورد نیاز جهت حذف چهار ماده رنگزای آلی و سم اریوگلوسین، مورد بررسی
قرار گرفت.
در بخش دیگری از این کار تحقیقاتی از ماده اولیه TiCl4، نانو کاتالیزور
TiO2 بصورت کنترل شده با ساختار کریستالی معین سنتز گردید. به منظور تعیین
مشخصات نانوذرات TiO2 مورد استفاده از تصاویر SEM وTEM و طیفهایXRD وFT-IR
بهره گرفته شده است. ابعاد نانوذرات سنتز شده در محدوده ۶ الی ۱۱ نانومتر
است و ساختارهای کریستالی آنها عبارتند از آناتاز و روتیل هر یک به تنهایی
و یا مخلوط ترکیب در صد معینی از این دو نوع. در ضمن میزان انرژی الکتریکی
مصرف شده در هر یک از فرآیندهای فتوکاتالیزی مذکور ارزیابی و برای شرایط
مختلف مقایسه و سنجش شده است. حذف فتوکاتالیزی علف کش اریوگلوسین با
استفاده از نانوذرات TiO2 سنتز شده، تحت تابش نور UV بررسی گردید و میزان
کارایی هر یک از نانوکاتالیزورهای سنتز شده با توجه به ابعاد و ساختار
کریستالی مورد مطالعه قرار گرفت. مقایسه کسر تبدیل و انرژی الکتریکی مصرف
شده در حضور نانوذرات TiO2 سنتز شده با ساختارهای کریستالی آناتاز و روتیل
با نمونه های مشابه خریداری شده نشان داد که خاصیت فتوکاتالیزی نانو ذرات
سنتز شده بدلیل وجود تعداد گروههای هیدروکسیل بیشتر در سطح کاتالیزور و
اندازه ذرات ریزتر، بیشتر است. در ضمن نتایج آزمایشها نشان داد که کارایی
نانو ذرات TiO2 با ساختار کریستالی آناتاز- روتیل در مقایسه با نوع روتیل و
آناتاز (به تنهایی) در فرآیند اکسایش فتوکاتالیزی اریوگلوسین بطور بارزی
بیشتر است. در فرآیند حذف فتوکاتالیزی اریوگلوسین در حضور نانوذرات TiO2،
تاثیر عوامل مؤثر در فرآیند از قبیل زمان تابش نور UV، نقش نانو ذرات TiO2
و نور UV، pH محلول، غلظت اولیه آلاینده و مقدار نانوکاتالیزور TiO2 گزارش
شده است. هم چنین بررسی سینتیکی حذف فتوکاتالیزی اریوگلوسین نشان داد که
فرآیند مذکور از مدل سینتیکی لانگمویر- هینشلوود پیروی می‌کند. ثبت طیف‌های
جذبی و اندازه‌گیری مقادیر کل کربن آلی (TOC) قبل و بعد از فرآیند تصفیه به
روش UV/TiO2 نشان داد که حذف اریوگلوسین از یک نمونه آب چاه آلوده به آن در
حضور نانوذرات TiO2 بصورت مطلوب امکان پذیر می باشد.

کلید واژه ها: نانوذرات، رنگهای آزو، سموم کشاورزی، فرآیندهای اکسایش
پیشرفته، سنتز نانوفتوکاتالیزور، فتوفنتون، تصفیه پساب.