سنتز و بررسی خاصیت فتوکاتالیزی نانوذرات اکسید روی در تصفیه آب‌های آلوده به مواد آلی

عنوان خبر:سنتز نانو ذرات اکسید روی و بررسی خاصیت فتوکاتالیزی آن در تصفیه آب‌های آلوده به مواد آلی در دانشگاه تبریز
آقای میرسعید سیددراجی فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد شیمی کاربردی دانشگاه تبریز در پروژه کارشناسی ارشد خود با راهنمایی مرحوم دکتر دانشور موفق شدند نانوذرات اکسید روی را به روش رسوبی در ساختار ورتزیت با اندازه 14 نانومتر تهیه کرده و طی فرآیند UV/ZNO، به بررسی خواص فتوکاتالیزی این نانوذرات در تصفیه آب‌های آلوده به مواد آلی بپردازند.

در سال‌های اخیر یکی از روش‌هایی که برای حذف آلاینده‌های آب از جمله رنگهای نساجی، مواد آلی، سموم کشاورزی و… در غلظت‌های کم مورد استفاده قرار می‌گیرد، روش اکسایش پیشرفته با استفاده ازفرآیند UV/ZnO می‌باشد. در این روش ذرات اکسید روی، انرژی تابشی فرا بنفش را جذب کرده و با ایجاد حفره‌های مثبت، الکترون‌های آزاد و در نتیجه رادیکال‌های فعال، موجب تخریب آلاینده‌ها می‌گردند. در این روش با کاهش اندازه ذرات فتوکاتالیزور به ابعاد نانومتری، می‌توان ضریب انتقال جرم را افزایش داد.

آقای میرسعید سیددراجی فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد شیمی کاربردی دانشگاه تبریز در پروژه کارشناسی ارشد خود با راهنمایی مرحوم دکتر دانشور موفق شدند نانوذرات اکسید روی را به روش رسوبی در ساختار ورتزیت با اندازه 14 نانومتر تهیه کرده و طی فرآیند UV/ZNO، به بررسی خواص فتوکاتالیزی این نانوذرات در تصفیه آب‌های آلوده به مواد آلی بپردازند.

ایشان در گفتگو با بخش خبری ستاد ویژه توسعه فناوری نانو اظهار داشتند: “در این پژوهش ابتدا کریستال‌های اکسید روی به روش رسوبی در ابعاد نانومتر سنتز شدند. در گام بعد به منظور مطالعه خواص فتوکاتالیزی آنها، حذف حشره‌کش دیازینون بعنوان نمونه‌ای از ترکیبات آلی مطالعه شد. نتایج نشان می‌داد که تابش نور UV به همراه استفاده از نانوذرات به حذف آلاینده‌ها کمک می‌کند.

در این پژوهش از نمک‌های روی به عنوان منبع کاتیون و از هیدروکسید سدیم بعنوان رسوب دهنده استفاده شده است. اندازه کریستال‌های اکسید روی سنتز شده، بر اساس تحلیل طیف پراش اشعه ایکس و قانون دبای شرر، 14 نانومتر تخمین زده می‌شوند. آزمایشات نشان داده زمانیکه نانو ذرات اکسید روی و نور UV بطور جداگانه مورد استفاده قرار می‌گیرند، اثر جزئی در حذف آلاینده‌ها دارند. علاوه بر این نتایج حاکی از وابستگی میزان مصرف انرژی الکتریکی فرآیند فتوکاتالیزی (در حضور نانوبلورهای اکسید) به اندازه ذرات است، کمینه مقدار انرژی الکتریکی مورد نیاز مربوط به ذرات 14 نانومتر می‌باشد. بازده کوانتائی فرآیند حذف فتوکاتالیزی با کاهش اندازه ذرات اکسید روی از 33 به 14 نانومتر افزایش می‌یابد. شایان ذکر است که در کنار فعالیت‌های آزمایشگاهی، به منظور پیش بینی میزان حذف آلاینده طی فرآیند UV/ZnO متناسب با غلظت اولیه‌ آلاینده، مدلسازی فرآیند نیز انجام شده است.”

وی در ادامه با اشاره به اینکه خصلت فتوکاتالیزوری محصول سنتز شده در این پروژه بیشتر از نمونه تجاری آنست، خاطر نشان کرد که کاربردی شدن این پروژه نیازمند همکاری مهندسین شیمی در طراحی راکتور مورد نیاز جهت سنتز نانو ذرات و کنترل دمایی آن می‌باشد.

ایشان مشکل اصلی در این کار تحقیقاتی را نبود امکانات کافی برای آنالیز نانو ذرات سنتز شده، از جمله دستگاه‌های XPS/AFM/TEM دانسته و خواستار ایجاد مراکز خدماتی مجهز به امکانات آزمایشگاهی مطلوب و اپراتورهای مجرب و ماهر در نقاط مختلف کشور شدند.

نانو ذرات اکسید روی علاوه بر کاربردهای محیط زیستی، کاربری‌های بسیاری دیگری نیز دارد که از آن جمله می‌توان به صنایع لاستیک سازی (فرآیند ولکانیزاسیون)، لوازم آرایشی و بهداشتی ، وسایل الکتریکی (مانند وریستورها بدلیل خصلت پیزو الکتریکی نانو ذرات اکسید روی) و پزشکی (به علت زیست سازگار بودن آنها) اشاره نمود.

این پروژه با همکاری شادروان دکتر نظام الدین دانشور(استاد راهنما)، دکتر سهیل عابر (استاد مشاور)، دکتر علیرضا خنائی (از اساتید گروه شیمی کاربردی دانشگاه تبریز) و محمد حسن رسولی (دانشجوی دکتری شیمی) به مدت 7 ماه با حمایت مالی دانشگاه تبریز و قطب علمی شیمی پاک و مواد جدید دانشگاه به انجام رسیده است.

جزئیات این پژوهش که از حمایتهای تشویقی ستاد بهره‌مند شده در مجله Separation and Purification Technology (شماره 58، صفحات 98-91، سال 2007 ) منتشر شده است.