محققان دانشگاه تبریز با همکاری پژوهشگران دانشگاه آتاتورک ترکیه، در طرحی تحقیقاتی اقدام به ساخت نانوکاتالیستی کامپوزیتی برای حذف مواد رنگزای سمی از پساب صنایع نساجی نمودند. نتایج این طرح مورد توجه صنایع مختلف از جمله صنایع نساجی و دارویی جهت تصفیه پساب‌های صنعتی قرار خواهد گرفت.
تبریز: حذف مواد رنگزای سمی از پساب صنایع نساجی
صنایع نساجی از منابع عمده تولید آلودگی‌های زیست محیطی هستند. این صنایع مقادیر زیادی از آب را مصرف کرده و پساب‌های رنگی تولید می‌کنند. رنگ‌های مورد استفاده‌ی این صنایع سمی بوده و به راحتی تجزیه نمی‌شوند، بنابراین نیاز است که قبل از ورود به محیط زیست از پساب‌ها حذف شوند.
این محققان برای رفع این مشکل، نانوکاتالیستی کامپوزیتی تهیه نموده‌اند که می‌تواند در حذف مواد آلی موجود در پساب‌های رنگی مورد استفاده قرار گیرد.
به گفته‌ی دکتر علیرضا ختائی، عضو هیأت علمی دانشگاه تبریز، جهت ساخت این نانوکامپوزیت از نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم تثبیت شده بر روی بستر مونتمورینولیت(MMT) استفاده شده است. بازده این نانوکاتالیست کامپوزیتی در حذف آلاینده‌ها بیشتر از نانوذرات خالص دی‌اکسید تیتانیوم است.
نتایج این کار پژوهشی نشان می‌دهد که تثبیت نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم بر روی بستر مونتمورینولیت منجر به کاهش قطر نانوذرات می‌شود. نتایج ارزیابی‌های صورت گرفته، کاهش قطر نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم از ۷۰ به ۵۰ نانومتر بعد از تثبیت بر روی ذرات مونتمورینولیت را نشان داده است. علاوه‌براین طی فرآیند سونوکاتالیستی در حضور نانوکامپوزیت تولید شده، بیش از ۸۰ درصد ماده‌ی رنگزای نمونه، تنها در مدت زمان ۹۰ دقیقه ازآب آلوده حذف می‌گردد. به طور کل می‌توان گفت استفاده از این نانوکامپوزیت منجر به کاهش هزینه و افزایش سرعت تخریب مواد آلاینده خواهد شد.
وی در ادامه افزود: «با توجه به ارزان بودن مواد اولیه و روش آسان ساخت نانوکامپوزیت دی اکسید تیتانیوم/ مونتمورینولیت (TiO2/Montmorillonite)، امید است که بتوان آن را در مقیاس صنعتی تولید کرد و در تصفیه پساب صنایع رنگرزی و یا حذف پساب‌های مواد دارویی به کار برد.»
این محقق در خصوص نحوه‌ی ساخت و بررسی این نانوکاتالیست عنوان کرد: «در این کار تحقیقاتی ابتدا نانوکامپوزیت دی‌اکسید تیتانیوم/ مونتمورینولیت با استفاده از روش هیدروترمال تهیه شد. مشخصات نانوکامپوزیت سنتز شده با روش‌هایXRD, SEM و FTIR تعیین گردید. در مرحله دوم، از نانوکاتالیست تولید شده در حذف ماده‌ی رنگزای اسید آبی ۳، به عنوان آلاینده‌ی نمونه‌ی موجود در پساب‌های صنایع نساجی استفاده شده است. اثر پارامترهای عملیاتی از قبیل غلظت ماده‌ی آلاینده، pH محلول آلاینده، غلظت نانوکامپوزیت، شدت توان امواج فراصوت و همچنین اثر مواد بازدارنده بر میزان حذف آلاینده مطالعه شده است. در نهایت نیز حد واسط‌های ناشی از فرآیند تخریب سونوکاتالیستی با استفاده از آنالیز GC-Mass شناسایی شد.»
در این گزارش آمده است که افزایش میزان نانوکاتالیست و همچنین توان امواج فراصوت استفاده شده سبب بهبود بازده تصفیه پساب می‌گردد. این در حالی است که افزایش غلظت اولیه ماده‌ی رنگزای نمونه کاهش بازده عملیات را به دنبال دارد. همچنین بهترین pH جهت انجام فرایند، محدوده‌ی خنثی بوده است.
در توضیح نحوه‌ی اثرگذاری نانوذرات بر عملکرد فرایند تصفیه باید گفت که استفاده از نانوذرات جامد دی‌اکسید تیتانیوم تحت امواج فراصوت منجر به افزایش هسته‌زایی حباب‌های فراصوت می‌شود. همچنین وجود این ذرات در واکنش سونوکاتالیستی، کاهش نیمه عمر حباب‌ها را نیز به دنبال دارد. به عبارتی کارایی فرآیند سونوشیمیایی در حضور نانوذرات بیشتر شده و عملکرد واکنش سونوکاتالیستی به طور مؤثری بهبود می‌یابد.
این کار تحقیقاتی حاصل همکاری دکتر علیرضا ختائی، دکتر محسن شیدایی-دانشجوی پسادکترای شیمی در دانشگاه تبریز- آیدین حسنی-دانشجوی دکترای شیمی در دانشگاه آتاتورک ترکیه و محقق مدعو در دانشگاه بولونیای ایتالیا– مجتبی تاصیدی‌فر- دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه تبریز- و پرفسور سمرا کاراجا- عضو هیأت علمی دانشگاه آتاتورک ترکیه– بوده است. نتایج این پژوهش در مجله‌ی Ultrasonics Sonochemistry (جلد ۲۲، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۴۰۴ تا ۴۱۱) منتشر شده است.
این محققان برای رفع این مشکل، نانوکاتالیستی کامپوزیتی تهیه نموده‌اند که می‌تواند در حذف مواد آلی موجود در پساب‌های رنگی مورد استفاده قرار گیرد.
به گفته‌ی دکتر علیرضا ختائی، عضو هیأت علمی دانشگاه تبریز، جهت ساخت این نانوکامپوزیت از نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم تثبیت شده بر روی بستر مونتمورینولیت(MMT) استفاده شده است. بازده این نانوکاتالیست کامپوزیتی در حذف آلاینده‌ها بیشتر از نانوذرات خالص دی‌اکسید تیتانیوم است.
نتایج این کار پژوهشی نشان می‌دهد که تثبیت نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم بر روی بستر مونتمورینولیت منجر به کاهش قطر نانوذرات می‌شود. نتایج ارزیابی‌های صورت گرفته، کاهش قطر نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم از ۷۰ به ۵۰ نانومتر بعد از تثبیت بر روی ذرات مونتمورینولیت را نشان داده است. علاوه‌براین طی فرآیند سونوکاتالیستی در حضور نانوکامپوزیت تولید شده، بیش از ۸۰ درصد ماده‌ی رنگزای نمونه، تنها در مدت زمان ۹۰ دقیقه ازآب آلوده حذف می‌گردد. به طور کل می‌توان گفت استفاده از این نانوکامپوزیت منجر به کاهش هزینه و افزایش سرعت تخریب مواد آلاینده خواهد شد.
وی در ادامه افزود: «با توجه به ارزان بودن مواد اولیه و روش آسان ساخت نانوکامپوزیت دی اکسید تیتانیوم/ مونتمورینولیت (TiO2/Montmorillonite)، امید است که بتوان آن را در مقیاس صنعتی تولید کرد و در تصفیه پساب صنایع رنگرزی و یا حذف پساب‌های مواد دارویی به کار برد.»
این محقق در خصوص نحوه‌ی ساخت و بررسی این نانوکاتالیست عنوان کرد: «در این کار تحقیقاتی ابتدا نانوکامپوزیت دی‌اکسید تیتانیوم/ مونتمورینولیت با استفاده از روش هیدروترمال تهیه شد. مشخصات نانوکامپوزیت سنتز شده با روش‌هایXRD, SEM و FTIR تعیین گردید. در مرحله دوم، از نانوکاتالیست تولید شده در حذف ماده‌ی رنگزای اسید آبی ۳، به عنوان آلاینده‌ی نمونه‌ی موجود در پساب‌های صنایع نساجی استفاده شده است. اثر پارامترهای عملیاتی از قبیل غلظت ماده‌ی آلاینده، pH محلول آلاینده، غلظت نانوکامپوزیت، شدت توان امواج فراصوت و همچنین اثر مواد بازدارنده بر میزان حذف آلاینده مطالعه شده است. در نهایت نیز حد واسط‌های ناشی از فرآیند تخریب سونوکاتالیستی با استفاده از آنالیز GC-Mass شناسایی شد.»
در این گزارش آمده است که افزایش میزان نانوکاتالیست و همچنین توان امواج فراصوت استفاده شده سبب بهبود بازده تصفیه پساب می‌گردد. این در حالی است که افزایش غلظت اولیه ماده‌ی رنگزای نمونه کاهش بازده عملیات را به دنبال دارد. همچنین بهترین pH جهت انجام فرایند، محدوده‌ی خنثی بوده است.
در توضیح نحوه‌ی اثرگذاری نانوذرات بر عملکرد فرایند تصفیه باید گفت که استفاده از نانوذرات جامد دی‌اکسید تیتانیوم تحت امواج فراصوت منجر به افزایش هسته‌زایی حباب‌های فراصوت می‌شود. همچنین وجود این ذرات در واکنش سونوکاتالیستی، کاهش نیمه عمر حباب‌ها را نیز به دنبال دارد. به عبارتی کارایی فرآیند سونوشیمیایی در حضور نانوذرات بیشتر شده و عملکرد واکنش سونوکاتالیستی به طور مؤثری بهبود می‌یابد.
این کار تحقیقاتی حاصل همکاری دکتر علیرضا ختائی، دکتر محسن شیدایی-دانشجوی پسادکترای شیمی در دانشگاه تبریز- آیدین حسنی-دانشجوی دکترای شیمی در دانشگاه آتاتورک ترکیه و محقق مدعو در دانشگاه بولونیای ایتالیا– مجتبی تاصیدی‌فر- دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه تبریز- و پرفسور سمرا کاراجا- عضو هیأت علمی دانشگاه آتاتورک ترکیه– بوده است. نتایج این پژوهش در مجله‌ی Ultrasonics Sonochemistry (جلد ۲۲، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۴۰۴ تا ۴۱۱) منتشر شده است.
