پژوهشگران مهندسی محیط زیست، کارایی نانوذرات اکسیدروی را در گندزدایی فتوکاتالیستی آلودگی‌های میکروبی از محیط‌های آبی مورد بررسی قرار دادند.
حذف میکروارگانیسم‌ها از محیط آبی با استفاده از نانو ذرات
پژوهشگران مهندسی محیط زیست، کارایی نانوذرات اکسیدروی را در گندزدایی فتوکاتالیستی آلودگی‌های میکروبی از محیط‌های آبی مورد بررسی قرار دادند. حذف میکروارگانسیم‌ها توسط این نانوذرات و در حضور اشعه UV که در صنایع غذائی، داروئی، آب قابل شرب و نیز صنایع زیست محیطی قابل کاربرد است، دارای بازده بالاتری نسبت به روش حذف با استفاده از اشعه UV به تنهایی بود.
شهرنشینی و رشد سریع صنعتی شدن به همراه تخلیه فاضلاب حاوی مواد آلی، میکروارگانیسم‌ها و عناصر فلزی علت آلودگی بسیاری از منابع آبی است. از جمله باکتری‌های فرصت‌طلب و شاخص آلودگی آب که در اکثر محیط‌های آبی وجود دارد، اشریشیاکلی است که برای انسان و محیط زیست ایجاد خطر کرده است. روش‌های گندزدایی معمول با وجود تأثیرگذاری در تصفیه عوامل بیماری‌زا، نیازمند صرف هزینه‌های بالایی است. فرایند اکسیداسیون پیشرفته، که شامل رادیکال‌های هیدروکسیل (OH) هستند، به دلیل کاهش هزینه‌ها نسبت به تصفیه با کلر، از توجه خاصی برخوردار شده است. این رادیکال توسط ترکیبات مختلفی از جمله اکسیدهای فلزی در آب تولید می‌شود. یکی از فتوکاتالیست‌های مورد استفاده در تصفیه آب، اکسیدروی است که علاوه بر توانایی آزادسازی رادیکال، میل ترکیبی بالایی با اکسیژن داشته و به اشعه UV بسیار حساس است.
از این رو در این پژوهش، محققان به بررسی کارایی نانوذرات اکسید روی سنتز شده و مقایسه کارایی آن با اشعه UV در تصفیه فتوکاتالیستی اشریشیاکلی از محیط‌های آبی و در یک سیستم ناپیوسته پرداختند.
دکتر محمدیوسف علیخانی، عضو هیأت علمی دانشگاه علوم پزشکی همدان، در رابطه با این تحقیق عنوان کرد: «در این تحقیق که یک نوع مطالعه تجربی-آزمایشگاهی بود، ابتدا طراحی و ساخت راکتور صورت گرفت. در ادامه پس از تولید نانوذرات اکسید روی در شرایط اتمسفری، جهت بررسی کارایی نانوذرات سنتز شده درحذف باکتری مورد نظر از محیط‌های آبی و در حضور اشعه UV، اثر پارامترهای مختلفی از جمله غلظت نانوذرات، زمان تماس، غلظت اولیه باکتری و نیز pH محیط مورد مطالعه قرار گرفت.»
وی در ادامه افزود:«مهم‌ترین هدف این تحقیق بررسی سینتیک واکنش مربوط به فرایند حذف باکتری اشریشیاکلی، در راکتور طراحی شده بود که طبق آزمایش‌های انجام شده، واکنش این فرایند درجه یک تخمین زده شد.»
نتایج این پژوهش حاکی از این بود که میزان بازده این روش با افزایش غلظت نانوذرات، روندی افزایشی داشت. این امر به دلیل افزایش سطح موجود کاتالیست و نیز الکترون‌های آزاد تولید شده توسط نانوذرات است. همچنین نتایج مشابهی برای زمان تماس و نیز غلظت اولیه باکتری حاصل شد. از طرفی بهترین شرایط pH محیط، pH خنثی گزارش شد؛ چرا که کارایی فتوکاتالیست به کار رفته در محیط‌های اسیدی یا قلیایی کاهش می‌یابد.
طبق گفته‌های دکتر علیخانی در مقایسه با فرایند تصفیه با استفاده از اشعه UV، کارایی فرآیندUV/ اکسید روی در حذف اشریشیاکلی به علت اندازه کوچک‌تر و مساحت سطح ویژه بزرگ‌تر نانوذرات بهبود قابل ملاحضه ای داشت. بنابراین می‌توان از فرآیند استفاده همزمان UV/ نانوذرات اکسیدروی به عنوان یک روش مؤثر در گندزدایی میکروارگانسیم‌ها از محیط‌های آبی استفاده کرد.
نتایج این تحقیق که حاصل کار دکتر علیخانی و همکاران است، در مجله Water Science & Technology ( جلد ۶۷، شماره ۳، ماه فوریه سال ۲۰۱۳، صفحات ۵۵۷ تا ۵۶۳) منتشر شده است.
