تصفیه فاضلاب با ترکیب نانوحباب و فتوکاتالیست

به گزارش خبرگزاری صدا وسیما، به نقل از ستاد نانو، شهرنشینی و صنعتی شدن منجر به تشدید مسائل زیست محیطی شده است، به طوری که فاضلاب حاوی مواد رنگی به دلیل سمیت بالا، چالش مهمی را به وجود آورده است. روش‌های سنتی تصفیه آب، از جمله رویکرد‌های فیزیکی، زیستی و شیمیایی، به دلیل ناکارآمدی و مصرف بالای انرژی، چندان مطلوب نیستند. بنابراین، نیاز مبرمی به روش‌های جایگزین تصفیه فاضلاب وجود دارد.

در سال ۱۹۷۲، فوجیشیما پیشگام استفاده از دی اکسید تیتانیوم (TiO ۲) در تجزیه فتوکاتالیستی آب برای تولید هیدروژن بود. از آن زمان، فناوری فوتوکاتالیستی برای کاربرد‌های تصفیه فاضلاب تکامل یافته است و از قابلیت کانی‌سازی مؤثر، سرعت واکنش سریع و عدم آلودگی ثانویه بهره می‌برد.

دی اکسید تیتانیوم غیر سمی، از نظر شیمیایی پایدار و کم هزینه است و فوتوکاتالیستی پرکاربرد است. برای انتقال این فناوری از تحقیقات آزمایشگاهی به کاربرد عملی، طراحی یک راکتور فوتوکاتالیستی ساده و کارآمد ضروری است.

پیشرفت‌های اخیر شاهد ادغام فناوری فوتوکاتالیستی با فرآیند‌های مختلف اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) برای افزایش عملکرد بوده است. جفت کردن فوتوکاتالیست مبتنی بر دی اکسید تیتانیوم با AOP‌هایی مانند اکسیداسیون فنتون، اکسیداسیون پلاسما و اکسیداسیون ازن، تصفیه بهتر آلاینده‌های آلی را نشان داده است.

نانوحباب‌ها (NBs)، به دلیل خواص فیزیکی منحصر به فرد خود، در تصفیه فاضلاب نیز مفید هستند و عملکرد فوتوکاتالیستی دی اکسید تیتانیوم را تا ۱۱٫۶ درصد در مقایسه با روش‌های غیر حباب دار افزایش می‌دهند. با این حال، یک چالش بزرگ نیاز به جداسازی مجدد و بازیابی دی اکسید تیتانیوم پس از تخریب است که طراحی راکتور را پیچیده می‌کند. برای دور زدن این موضوع، یک فوتوکاتالیست ثابت برای مجموعه راکتور ضروری است.

در این پروژه، محققان از یک شبکه تیتانیوم پوشش‌داده شده با آرایه‌ای از نانولوله‌های دی اکسید تیتانیوم برای مونتاژ راکتور فوتوکاتالیستی استفاده کردند که بافناوری نانوحباب ادغام شده است.

این راکتور توانایی فعالیت فتوکاتالیستی استثنایی را نشان داد و به راندمان ۹۵٫۳۹٪ برای رودامین B پس از فرآیند پرتودهی دست یافت. این راکتور همچنین با موفقیت سایر آلاینده‌های آلی مانند متیلن بلو، تتراسایکلین و هیدروکلراید اکسی تتراسایکلین را با بازدهی ۷۴٫۲۳، ۶۸٫۶۸ و ۶۴٫۱۰ درصد با موفقیت تجزیه کرد. از این رو، این تحقیق یک راهبرد امیدوارکننده برای تصفیه فاضلاب است، که ترکیبی از فوتوکاتالیست و فناوری نانوحباب را ارائه می‌کند.