کاربرد غشاهای نانولیفی فتوکاتالیزی حاوی نانو ذرات tio2 جهت تصفیه پساب های آلی
چکیده
قوانین زیست محیطی جدید، تصفیه پساب ها از طریق جذب سطحی و سپس انجام سایر مراحل تصفیه را لازم الاجرا دانسته است. شیوه های تصفیه سنتی و زیست محیطی جهت تصفیه پساب ها جوابگوی نیازهای کنونی جامعه بشری نمی باشد، چون مجدداً پساب با غلظت بالا را وارد محیط می گرداند. یک جایگزین مناسب به عنوان راهکاری صنعتی جهت تصفیه پساب ها، استفاده از عملیات اکسیداسیون پیشرفته است که مبنای آن، تولید گونه های فعال، نظیر رادیکال هیدروکسیل بوده که طیف وسیعی از آلودگی های صنعتی را تصفیه می نماید. استفاده از تیتانیوم دی اکسید، یکی از روش های به کارگیری عملیات اکسیداسیون پیشرفته است. به دلیل ثبات بالای رنگزا های جدید، روش های تصفیه زیست محیطی معمول، اغلب کم تاثیر بوده است، چون منجر به تولید زباله های رنگی غلیظ می شود. ثابت شده است، تیتانیوم دی اکسید که یک فتوکاتالیست غیرآلی است یک روش آسان و موثر جهت حذف ترکیبات آلی است. در این روش تصفیه پساب، آزادسازی رادیکال هیدروکسیل در نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید در طیف طول موج uva با طول موج کمتر از nm 388 رخ می دهد. در میان روش های تصفیه پساب، استفاده از فیلتراسیون غشایی توسط غشاهای ساخته شده از نانوالیاف، می تواند گزینه جدیدی باشد. این غشاها بسیار متخلخل بوده و منافذ آن ها از درون به هم پیوسته می باشند. در این تحقیق نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید از طریق روش سل- ژل بر روی غشاهای نانوالیاف پلی اکریلونیتریل ایجاد گردید. آزمایشات فیلتراسیون به دو دسته غوطه ورسازی بدون فشار و استفاده از جریان عرضی تقسیم شدند. درکلیه نمونه ها زمان ماند رنگزا 24 ساعت و مدت زمان الکتروریسی نانو الیاف 10 ساعت در نظر گرفته شد. در آزمایش غوطه ورسازی، 16 سانتی مربع از سازه فیلتر حاوی زیرلایه بی بافت از جنس پلی اورتان آغشته به کربن به همراه نانو الیاف پلی اکریلونیتریل که نانوذرات تیتانیوم دی اکسید روی آن ایجاد شد در cc 100 از محلول رنگزای متیلن بلو غوطه ور شد. همزمان مجموعه تحت پرتوهای فرابنفش با طول موج nm 254 قرار گرفت و هر 20 دقیقه یکبار غلظت محلول رنگزا اندازه گیری شد و بازده فیلتراسیون به کمک معادلات کمکی مرتبه اول لانگ میور- هینشلوود محاسبه گردید. مشاهده شد، در دو فرآیند غوطه وری و جریان عرضی، بازده فیلتراسیون با استفاده از تیتانیوم دی اکسید تحت پرتوهای فرابنفش بالاتر از نمونه های بدون تیتانیوم دی اکسید و بدون پرتوهای فرابنفش بود. هم چنین در مقایسه بین سیستم جریان عرضی و غوطه ورسازی، با فرض های یکسان، بازده رنگ زدایی در سیستم جریان عرضی بسیار بالاتر بود. در آزمایش جریان عرضی، اثر سه متغیر فشار وارد بر غشا، غلظت اولیه محلول رنگزا و ph محلول با فواصل نمونه گیری 5 دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. در آزمایش فشار، فشارهای کاربردی bar 3/1، 5/1 و 7/1 در ph ثابت و برابر 4/6 و غلظت اولیه رنگزا 40 میکرومولار بود. مشاهده گردید بهترین بازده مربوط به فشار 5/1 بار است. در آزمایش غلظت، غلظت های اولیه 40، 50 و 60 میکرومولار در ph ثابت و برابر 4/6 در نظر گرفته شد. مشاهده گردید بهترین بازده مربوط به غلظت 40 میکرومولار است. در آزمایش ph، مقادیر تهیه شده در ph های 1/4، 4/6 و 5/10، در غلظت اولیه رنگزا 40 میکرومولار بود. مشاهده شد بهترین بازده مربوط به ph برابر 1/4 است.