تصفیه آب با کمک لامپ‌های کم مصرف و نانو کاتالیست

به گزارش گروه علمی «خبرگزاری دانشجو»، در فرایندهای فتوکاتالیستی مطالعه شده در ایران غالبا از لامپ‌های کم‌ فشار جیوه‌ای استفاده شده‌است. با توجه به محتوای جیوه، این لامپ‌ها نوعی خطر زیست‌ محیطی محسوب می‌شوند.

 

این در حالی است که در جوامع پیشرفته، رویکرد تحقیقات به سمت جایگزین کردن این منابع نوری با منابع نوری کم خطر است که دارای مصرف انرژی کم و طول عمر بیشتر هستند.

 

لامپ «ال‌ ایی‌ دی» با توجه به بهره‌گیری از فناوری نیمه‌هادی در تولید نور، فاقد آلودگی جیوه‌ای است. با این حال، استفاده از این لامپ‌ها مستلزم ساخت کاتالیست‌های جدید و متناسب کردن آن جهت فعالیت در شدت‌های نوری پایین است. که محققان دانشگاه تربیت مدرس موفق به انجام این مهم شدند.

 

هدف اصلی محققان دانشگاه تربیت مدرس از اجرای این تحقیقات تصفیه آب و حذف آلاینده‌های سمی از آن به کمک فناوری نانوکاتالیست بوده است که برای این منظور تلاش کردند تا به صورت همزمان تولید نانو کاتالیستی متناسب با منابع نوری با شدت کم، کاربردی کردن استفاده از لامپ «ال‌ ایی‌ دی» در تقابل با کاتالیست تهیه شده و تصفیه آلاینده‌های سمی در آب به کمک این سیستم صورت پذیرد.

 

استفاده از نانوکاتالیست تولید شده سبب افزایش بازده 2.53 درصدی حذف سم دیازینون نسبت به کاتالیست تجاری اکسید تیتانیوم شده است. این نانوکاتالیست قادر است تا میزان 96/3 درصد از کل سم دیازینون موجود در آب را حذف کند.

 

نانوکاتالیست ساخته شده از جنس کامپوزیت با پایه اکسید تیتانیوم و متوسط قطر منافذ آن در حدود 17 نانومتر و ابعاد کریستال‌های آن 6 نانومتر است.

 

آلاینده‌های نوظهور و سمی در آب، به روش‌های متداول تصفیه حذف نمی‌شوند و نیازمند بهره‌گیری از فرایند نوین و کارامد اکسیداسیون پیشرفته هستند. در این راستا، فرایند فتوکاتالیست به عنوان ترکیبی از نانو ذرات و طیف فرابنفش، یکی از پربازده‌ترین فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته به شمار می‌رود. در این فرایند، منبع فرابنفش سبب تحریک کاتالیست و تولید الکترون-حفره می‌شود.

 

با توجه به حضور آب و یون‌های هیدروکسیل در محیط‌های مرطوب و آبی، این عملکرد سبب تولید رادیکال‌های واکنشگر هیدروکسیل خواهد شد. در نهایت به‌علت قدرت اکسیداسیون بسیار قوی، تجزیه‌ی آلاینده‌های مقاوم امکان‌پذیر خواهد شد.

 

این محققان، هم اکنون در حال تولید کاتالیستی بر پایه‌ اکسید‌ روی و بررسی عملکرد فتوکاتالیستی آن در حضور لامپ «ال‌ ایی‌ دی» هستند.