بهبود تصفیه آب با فتوکاتالیست کاراتر محققان دانشگاهی
محققان دانشگاه علم و صنعت ایران با همکاری مرکز تحقیقات مواد پیشرفته کشور مالزی، فتوکاتالیست جدیدی تولید کرده‌اند که با بازدهی بسیار بالا جهت حذف آلودگی‌های آب قابل استفاده است.
به گزارش ایسنا، با توجه به محدودیت منابع آبی و نیاز روزافزون به استفاده بهینه و تصفیه آب‌های آلوده، اهمیت معرفی و تهیه موادی که ما را به این هدف نزدیک کند، بر کسی پوشیده نیست. در این راستا مواد مزومتخلخل فتوکاتالیستی می‌توانند، آلودگی آب‌ها را به روش فیزیکی و شیمیایی از بین ببرند. به طور کلی در این مواد، با افزایش سطح ویژه، کنترل فاز و حفره‌های باز و قابل دسترس، خواص آلودگی‌زدایی بیشتر شده و منجربه افزایش بازدهی آن می‌شود. مشکل اصلی، کنترل همزمان تمام پارامترهای مؤثر بر بازدهی است که کار دشواری است.
دکتر بابک مزینانی، دانش‌آموخته‌ی مهندسی مواد، با اشاره به پارامترهای بررسی شده عنوان کرد: در این پروژه تلاش کردیم با کنترل و تغییر همزمان مواد اولیه، دما و زمان سنتز، روش کلسیناسیون و چندین عامل دیگر، بالاترین میزان بازدهی فتوکاتالیست نهایی جهت حذف آلودگی‌های آبی به صورت فیزیکی و شیمیایی را بررسی کنیم.
وی با بیان این که نانوذرات و نانوحفره‌ها در تهیه این محصول نقش کلیدی دارند، افزود: مواد مزومتخلخل تهیه شده دارای حفره‌هایی با ابعاد بین دو تا 50 نانومتر هستند. با توجه به اینکه طول و اندازه حفرهها، سطح ویژه و فازهای تشکیل شده به طور همزمان کنترل شده‌اند، محصول نهایی دارای قابلیت حذف آلودگی بسیار بالا در مقایسه با دیگر نمونه‌هاست. نحوه شکل‌گیری این ساختار بر اساس اصل خودچینشی تهیه شده است.
محقق طرح با بیان این که تولید و بررسی عملکرد این فتوکاتالیست در مرحله آزمایشگاهی قرار دارد، تصریح کرد: با توجه به خاصیت فتوکاتالیست تولید شده، نتایج این طرح می‌تواند در ساخت دستگاه‌های تصفیه‌ی آب صنعتی و خانگی، جهت حذف آلودگی‌های فیزیکی و میکروبی استفاده شود.
به گفته‌ی این محقق، فتوکاتالیست پیشنهادی به دو صورت سیلیکای مزومتخلخل کامپوزیتی و لایه نشانی شده با نانوپودر تیتانیا تولید شده است. تفاوت دو روش به کار رفته در این است که در روش لایه نشانی، ابتدا ساختار متخلخل سیلیکاتی تهیه شد و سپس ذرات تیتانیا به صورت یک لایه روی آن قرار گرفت. در حالی که در ساختار کامپوزیتی، حین سنتز ساختار متخلخل سیلیکا، منبع تیتانیا نیز به سیستم معرفی شده است. با این حال در هر دو روش ساختارهای متخلخل منظم لانه زنبوری و فومی تشکیل شده است.
مزینانی خاطرنشان کرد: در این بررسی همچنین مکانیزمی جهت تعیین نحوه‌ی فرایند هیدروترمال حین سنتز بر ساختار حفرهها و فازهای ایجاد شده مشخص شده است. همچنین تأثیر متقابل پارامترهای سنتز نظیر افزودنی هگزان، دمای هیدروترمال، دمای سنتز و روش کلسیناسیون بر ساختار و عملکرد محصول نهایی بررسی و تعیین شده است.
وی تصریح کرد: برای این منظور از آزمون‌های مختلفی چون XRD، FESEM وFTIR استفاده شده است. میزان کارآمد بودن این فتوکاتالیست نیز توسط آزمون جذب نیتروژن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این آزمون‌ها حاکی از این است که دمای عملیات هیدروترمال و کلسیناسیون هر دو مساحت سطح و نوع فاز تشکیل شده را تغییر می‌دهد که این موارد خود از عوامل تأثیرگذار بر عملکرد فتوکاتالیست هستند.
نتایج این تحقیقات که با همکاری دکتر بابک مزینانی، دکتر علی بیت‌اللهی و دکتر جعفر جواد پور از اعضای هیأت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران و همکارانشان حاصل شده، در مجله‌ی Ceramics International منتشر شده است.