فرایند فوتوکاتالیزوری ناهمگن بوسیله نیمه هادی های TiO2 و ZnO که روش امید بخشی در حذف آلاینده های زیست محیطی خطرناک است، با پشتیبانی مادی و معنوی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران معاونت علمی اجرا شد.

به گزارش مرکز روابط عمومی و اطلاع رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، دکتر مریم موحدی استاد و محقق دانشگاه پیام نور مرکز اصفهان درباره طرح پژوهشی برای حذف آلاینده های زیست محیطی خطرناک توضیح داد: این روش در حذف آلاینده های زیست محیطی خطرناک به خصوص الاینده های آلی مانند فنل و مشتقات آن که با روش های بیولوژیکی معمولی قابل حذف نیستند، کارآیی دارد.
وی افزود: از دیدگاه زیست محیطی، یافتن روش های موثر برای حذف فنل و رنگ های آلاینده موجود در فاضلاب های صنعتی بسیار ضروری است. روش های فیزیکی و شیمیایی مانند انعقاد، جذب در سطح کربن فعال، فیلتر کردن و اسمز معکوس عموما به منظور حذف آلاینده ها از فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرند. اما این روش ها موجب تخریب ساختار و از بین رفتن ماده آلاینده نمی شوند بلکه صرفا راهکارهایی جهت انتقال آلاینده ها از فاز مایع به جامد محسوب می شوند.
به گفته این پژوهشگر، در این روش ها، در نهایت مساله بازیابی ماده جاذب دردسر ساز و پر هزینه می باشد. روش اکسایش پیشرفته روش دیگری است که می تواند در تخریب ساختار و حذف کامل رنگ ها و سایر آلاینده های آلی موجود در پساب ها بکار گرفته شود. در سال های اخیر، از میان گونه های مختلف فرایند های اکسایش پیشرفته ، فرایند فوتوکاتالیز با استفاده از نیمه هادی ها به منظور حذف گستره وسیعی از آلاینده های آلی و معدنی در فشار و دمای اتاق بسیار مورد توجه واقع شده است.
وی تاکید کرد: TiO2 و ZnO کاتالیزورهایی هستند که در این تکنیک بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. هدف اصلی این طرح نیز، حذف آلاینده های محیط زیست با استفاده از یک روش کم هزینه و با راندمان و سرعت مناسب بود. در این تحقیق، با بکارگیری نانو مواد که مساحت سطح بالاتری نسبت به مواد معمولی دارند، سرعت واکنش به نحو محسوسی افزایش یافته و راندمان واکنش نیز افزایش می یابد.
موحدی در هدف مهم دیگر این طرح ابراز کرد: دستکاری فرایند فوتوکاتالیزی به منظور استفاده از نور ارزان قیمت مرئی بجای نور ماوراء بنفش در این طرح پیگیری شد. در این طرح، نانومواد مورد نظر جهت حذف آلاینده های آلی فوتوکاتالیزورهای ZnO و TiO2 حساس شده با یک ماده رنگی بودند. در این تحقیق، نور مورد استفاده در تکنیک تجزیه فوتوکاتالیزوری، نور معمولی لامپ های مرئی کم مصرف انتخاب شد و مولکول های رنگی ابتدا در سطح ذرات نانو تثبیت شدند.
وی ادامه داد: سپس در خلال واکنش فوتوکاتالیزوری تخریب و تجزیه فنل (ماده آلاینده محیط زیست) از مولکولهای رنگ تثبیت شده در سطح کاتالیزور بعنوان مراکز گیراندازنده فوتون های نور مرئی استفاده شد. بنابراین در این واکنش ها امکان بکارگیری نور ارزان قیمت مرئی بجای نور ماورائ بنفش میسر شد. شکاف انرژی تیتانیوم دی اکسید ( 3/2 الکترون ولت) و اکسید روی ( 17/2 الکترون ولت) در محدوده نور ماوراء بنفش قرار دارد که تنها %5 از کل نور خورشید را تشکیل می دهد. در حالی‏که%45 از طیف خورشیدی مربوط به ناحیه مرئی است.
به گفته این استاد دانشگاه، از آنجائیکه نور ماوراء بنفش به راحتی در دسترس نبوده و استفاده از آن مستلزم صرف هزینه زیادی است، بکارگیری نور مرئی به عنوان منبع تابش در فرایندهای فوتوکاتالیزوری در مقیاس صنعتی، در آینده‏ای نه چندان دور اجتناب ناپذیر خواهد بود. ضمن آنکه توانایی تغییر حساسیت نوری از ناحیه ماوراء بنفش به ناحیه مرئی از نکات مهم در توسعه فرایند فوتوکاتالیزوری است.
وی تصریح کرد: در این طرح پژوهشی، با استفاده از مولکول های رنگ تثبیت شده در سطح نانوذرات TiO2 وZnO فوتون های نور مرئی در سطح ذرات کاتالیزورگیر افتاد و با ایجاد الکترون و حفره در کاتالیزور سبب انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری مولکولهای فنل شدند.
موحدی با بیان اینکه با اجرای این طرح تحقیقاتی ، تجزیه فوتوشیمیایی فنل بعنوان یک ماده آلاینده آلی با استفاده از ذرات TiO2 و ZnO حساس شده با مولکولهای رنگ امکان سنجی و مورد مقایسه قرار گرفت، بیان کرد: ضمن آنکه مکانیسم پیشنهادی برای واکنش ها در سطح هر دو فوتوکاتالیزور ارائه و کارایی فوتوکاتالیزوری دو نیمه هادی نیز با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفت.
به گفته وی، نتایج این تحقیق در قالب یک مقاله ISI منتشر شده است.
این پژوهشگر درباره میزان پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران معاونت علمی گفت: برای اجرای این طرح ، 120 میلیون ریال از سوی این صندوق اختصاص یافت که بخش اعظم آن هزینه امکانات آزمایشگاهی شد و برای اجرای کل طرح، کافی بود.