محققان دانشگاه تبریز نانوکاتالیست‌هایی را جهت تصفیه‌ی پساب‌های حاوی مواد رنگزا طراحی نموده‌اند که قادر است بازده تصفیه را افزایش دهد. نانوکاتالیست پیشنهادی از مواد اولیه‌ای ارزان که به وفور در کشور وجود دارد و به روشی ساده تهیه شده است. این تحقیقات در مقی
تبریز: ساخت آزمایشگاهی نانوکاتالیستی ارزان جهت تصفیه‌ی پساب‌های حاوی مواد آلی و رنگی
در صورتی که پساب‌های رنگی بدون تصفیه به محیط زیست تخلیه شوند، می‌توانند به طرق مختلف اکوسیستم آبی را بطور نامطلوبی تحت تأثیر قرار دهند و به مرور زمان سبب تخریب محیط زیست گردند. در حال حاضر چندین روش مانند لخته سازی، فیلتراسیون غشایی، جذب سطـحی و جذب توسط کربن فعـال برای تصفـیه‌ی پساب حاوی آلاینده‌های آلی و رنگزا به کار می‌روند. ولی این فرآیندها نمی‌توانند راه حل قاطعی برای حذف آلاینده‌های آلی از آب باشند.
دکتر علیرضا ختائی در خصوص هدف دنبال شده در این طرح به منظور تصفیه‌ی بهتر پساب‌های رنگی عنوان کرد: « فرآیند سونوکاتالیستی هتروژن از جمله فرآیندهای کارآمد اکسایش پیشرفته است. این فرایند به دلیل واکنش با طیف وسیعی از ترکیبات آلی و عدم ایجاد مواد آلاینده‌ی سمی در حین واکنش اکسیداسیون، روشی بسیار مؤثر در حذف آلاینده‌های مقاوم از محیط آبی به شمار می‌رود. فرایند سونوکاتالیستی هتروژن نسبت به سایر روش‌های ذکر شده مقرون به صرفه‌تر و ساده‌تر است. در این طرح به ساخت و بررسی نانوکاتالیستی کاربردی برای این فرایند پرداخته شد. این نانوکاتالیست از سنگ معدن طبیعی پیریت تهیه شده است.»
از آنجا که سنگ معدن پیریت در ایران به فراوانی یافت می‌شود، هزینه‌ی پایین‌تری در مقایسه با استفاده از سایر کاتالیست‌های سنتزی دارد. از طرفی با کاهش ابعاد پیریت و تبدیل آن به نانوساختارهای مربوطه، امکان افزایش مساحت سطح و به تبع آن بالا بردن کارایی این کاتالیست وجود دارد.
به گفته‌ی این محقق در این کار پژوهشی از روش ساده، ارزان و بی ضرر پلاسما برای تولید نانوساختارهای پیریت از سنگ معدن مربوطه استفاده شده است. طبق نتایج حاصل شده راندمان رنگزدائی در حضور نانوساختارهای پیریت فرآوری شده با پلاسما نسبت به پیریت طبیعی بیشتر است.
از آنجا که پیریت فراوان‌ترین سولفیـد فلـزی روی سطـح زمیـن بوده و در ایران نیز به فراوانی یافت می‌شود، لذا امکان تکمیل فاز مطالعاتی و دستیابی به تولید انبوه این نانوکاتالیست دور از انتظار نیست. در این صورت می‌توان از فرآیند سونوکاتالیستی هتروژن با استفاده از نانوساختارهای پیریت در حذف مواد رنگزای موجود در فاضلاب خروجی صنایع نساجی و رنگرزی و یا آلاینده‌های آلی مختلف، که در برابر سایر روش‌های تصفیه مقاومند، استفاده کرد.
ختائی درادامه به نحوه‌ی ساخت و بررسی نانوکاتالیست پیریت پرداخت و افزود: «در این کار تحقیقاتی، میکروذرات پیریت طبیعی به روش پلاسمای تخلیه‌ی تابان گاز آرگون فرآوری شده و به نانوساختارهای مربوطه تبدیل گردید. به منظور بررسی خواص این نانوساختار و نیز تعیین مشخصات آن از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آزمون‌های پـراش اشـعه ایکـس (XRD)، طیـف سنجـی تبـدیل فـوریه مـادون قرمـز (FT-IR) و روش برانوار- امت- تلر (BET) بهره گرفته شده است. در ادمه از نانوساختارهای پیریت به دست آمده در فرآیند سونوکاتالیستی هتروژن جهت تخریب ماده‌ی رنگزای راکتیو قرمز ۸۴ استفاده شد. تأثیر پارامترهای عملیاتی مانند pH اولیه‌ی محلول، غلظت کاتالیست، غلظت ماده‌ی رنگزا، قدرت امواج فراصوت و حضور نمک‌های معدنی بر راندمان رنگزدائی راکتیو قرمز ۸۴ بررسی شد و در نهایت پایداری و امکان استفاده‌ی مجدد از کاتالیست و حدواسط‌های ناشی از این فرآیند نیز تعیین شد.»
نتایج این کار تحقیقاتی در مجله‌ی Ultrasonics Sonochemistry (جلد ۲۹، سال ۲۰۱۶، صفحات ۲۱۳ تا ۲۲۵) به چاپ رسیده است. دکتر علیرضا ختائی- عضو هیأت علمی دانشگاه تبریز، پیمان غلامی-دانشجوی کارشناسی ارشد شیمی این دانشگاه و دکتر بهروز وحید- عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز در انجام این طرح همکاری داشته‌اند.
دکتر علیرضا ختائی در خصوص هدف دنبال شده در این طرح به منظور تصفیه‌ی بهتر پساب‌های رنگی عنوان کرد: « فرآیند سونوکاتالیستی هتروژن از جمله فرآیندهای کارآمد اکسایش پیشرفته است. این فرایند به دلیل واکنش با طیف وسیعی از ترکیبات آلی و عدم ایجاد مواد آلاینده‌ی سمی در حین واکنش اکسیداسیون، روشی بسیار مؤثر در حذف آلاینده‌های مقاوم از محیط آبی به شمار می‌رود. فرایند سونوکاتالیستی هتروژن نسبت به سایر روش‌های ذکر شده مقرون به صرفه‌تر و ساده‌تر است. در این طرح به ساخت و بررسی نانوکاتالیستی کاربردی برای این فرایند پرداخته شد. این نانوکاتالیست از سنگ معدن طبیعی پیریت تهیه شده است.»
از آنجا که سنگ معدن پیریت در ایران به فراوانی یافت می‌شود، هزینه‌ی پایین‌تری در مقایسه با استفاده از سایر کاتالیست‌های سنتزی دارد. از طرفی با کاهش ابعاد پیریت و تبدیل آن به نانوساختارهای مربوطه، امکان افزایش مساحت سطح و به تبع آن بالا بردن کارایی این کاتالیست وجود دارد.
به گفته‌ی این محقق در این کار پژوهشی از روش ساده، ارزان و بی ضرر پلاسما برای تولید نانوساختارهای پیریت از سنگ معدن مربوطه استفاده شده است. طبق نتایج حاصل شده راندمان رنگزدائی در حضور نانوساختارهای پیریت فرآوری شده با پلاسما نسبت به پیریت طبیعی بیشتر است.
از آنجا که پیریت فراوان‌ترین سولفیـد فلـزی روی سطـح زمیـن بوده و در ایران نیز به فراوانی یافت می‌شود، لذا امکان تکمیل فاز مطالعاتی و دستیابی به تولید انبوه این نانوکاتالیست دور از انتظار نیست. در این صورت می‌توان از فرآیند سونوکاتالیستی هتروژن با استفاده از نانوساختارهای پیریت در حذف مواد رنگزای موجود در فاضلاب خروجی صنایع نساجی و رنگرزی و یا آلاینده‌های آلی مختلف، که در برابر سایر روش‌های تصفیه مقاومند، استفاده کرد.
ختائی درادامه به نحوه‌ی ساخت و بررسی نانوکاتالیست پیریت پرداخت و افزود: «در این کار تحقیقاتی، میکروذرات پیریت طبیعی به روش پلاسمای تخلیه‌ی تابان گاز آرگون فرآوری شده و به نانوساختارهای مربوطه تبدیل گردید. به منظور بررسی خواص این نانوساختار و نیز تعیین مشخصات آن از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آزمون‌های پـراش اشـعه ایکـس (XRD)، طیـف سنجـی تبـدیل فـوریه مـادون قرمـز (FT-IR) و روش برانوار- امت- تلر (BET) بهره گرفته شده است. در ادمه از نانوساختارهای پیریت به دست آمده در فرآیند سونوکاتالیستی هتروژن جهت تخریب ماده‌ی رنگزای راکتیو قرمز ۸۴ استفاده شد. تأثیر پارامترهای عملیاتی مانند pH اولیه‌ی محلول، غلظت کاتالیست، غلظت ماده‌ی رنگزا، قدرت امواج فراصوت و حضور نمک‌های معدنی بر راندمان رنگزدائی راکتیو قرمز ۸۴ بررسی شد و در نهایت پایداری و امکان استفاده‌ی مجدد از کاتالیست و حدواسط‌های ناشی از این فرآیند نیز تعیین شد.»
نتایج این کار تحقیقاتی در مجله‌ی Ultrasonics Sonochemistry (جلد ۲۹، سال ۲۰۱۶، صفحات ۲۱۳ تا ۲۲۵) به چاپ رسیده است. دکتر علیرضا ختائی- عضو هیأت علمی دانشگاه تبریز، پیمان غلامی-دانشجوی کارشناسی ارشد شیمی این دانشگاه و دکتر بهروز وحید- عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز در انجام این طرح همکاری داشته‌اند.
