عرضه نسل جدیدی از فتوکاتالیست‌های حساس به نور مرئی برای تصفیه‌ پساب‌های رنگی در کشور

 

پژوهشگران کشورمان با همکاری محققان دانشگاه یانگنام کره‌ جنوبی با استفاده از فناوری نانو، فتوکاتالیست‌هایی سنتز کرده‌اند که قابل کاربرد در صنایع مختلف از جمله نساجی و دارویی است؛ این فتوکاتالیست به دلیل حساسیت به نور مرئی، کاهش هزینه‌های تصفیه‌ پساب‌های صنعتی و انرژی مصرفی را در پی خواهد داشت.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، دکتر علیرضا ختایی، عضو هیأت علمی دانشگاه تبریز و محقق طرح اظهار کرد: با توجه به هزینه‌ کم و دسترسی فراوان رنگ‌های مصنوعی، این مواد به طور گسترده در صنایع مختلف از قبیل نساجی، آرایشی و بهداشتی، چرم و مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد طیف گسترده‌ای از رنگ‌های مختلف را با خواص مناسب تولید می‌کنند. با این حال بسیاری از رنگ‌های مصنوعی، سمی و سرطان زا بوده و حذف آن‌ها از فاضلاب برای حفاظت از محیط زیست ضروری است.

ختایی ضمن بیان اهمیت این بحث، گفت: هدف اصلی این کار پژوهشی، معرفی نسل جدیدی از فتوکاتالیست‌های حساس به نور مرئی و روش‌های افزایش کارایی این فتوکاتالیست‌ها جهت تصفیه‌ پساب‌های رنگی بوده است.

وی تصریح کرد: برای این منظور از نانوذرات سلنید سرب که با عنصر لانتانیدی اربیوم دوپه شده، فتوکاتالیست حساس به نور مرئی سنتز شده و عملکرد آن در حذف نوعی ماده‌ آلاینده‌ آلی موجود در پساب‌های صنعتی، موسوم به مالاشیت سبز استفاده شده است.

محقق طرح خاطرنشان کرد: استفاده از نانوذرات کاتالیستی پیشنهادی، در فرآیند اکسایش فتوکاتالیزوری مواد آلاینده تحت نور مرئی، منجر به کاهش هزینه و افزایش سرعت تخریب این مواد می‌شود. همچنین نانوذرات مذکور سمیت قابل ملاحظه‌ای را بر روی نمونه‌های گیاهی ایجاد نمی‌کنند.

به گفته‌ ختایی، با توجه به نتایج موفق حاصل شده، می‌توان از این دستاورد در تصفیه‌ پساب صنایع رنگرزی و یا پساب‌های مواد دارویی تحت نور مرئی استفاده کرد.

محقق طرح یادآور شد: بیشتر فتوکاتالیست‌های مورد استفاده در فرآیند اکسایش فتوکاتالیزوری با استفاده از اشعه‌ فرابنفش تحریک می‌شوند. با توجه به مشکلات ناشی از هزینه‌ تأمین منابع نوری فرابنفش در صنعت و مصرف بالای انرژی الکتریسته توسط این منابع نوری، معرفی فتوکاتالیست‌ حساس به نور مرئی می‌تواند مسیر را برای صنعتی شدن استفاده از فرآیند اکسایش فتوکاتالیزوری با فتوکاتالیست‌های مذکور را در صنعت هموارتر کند.

این محقق در ادامه، دلیل دوپه کردن نانوذرات سلنید سرب با لانتانید اربیوم را توضیح داد و گفت: دوپه کردن نانوذرات با اربیوم باعث افزایش طول عمر حفر‌ه‌ی تشکیل شده در سطح کاتالیست می‌شود. این امر منجر به افزایش راندمان حذف آلاینده زیر نور مرئی شده و عملکرد فرآیند اکسایش فتوکاتالیزوری را به طور قابل ملاحظه‌ای بهبود می‌بخشند.

ختایی خاطرنشان کرد: در این کار تحقیقاتی ابتدا نانوذرات سلنید سرب (PbSe) و نانوذرات سلنید سرب دوپه شده با لانتانید اربیوم (Er-PbSe) در درصدهای مولی مختلف با استفاده از روش هیدروترمال تهیه شده‌ است. مشخصات نانوذرات سنتز شده با روش‌های SEM، XRD و XPS تعیین شده است.

محقق طرح تصریح کرد: توزیع اندازه نانوذرات سلنید سرب در محدوده ۷۰-۶۰ نانومتر و توزیع اندازه نانوذرات سلنید سرب دوپه شده با اربیوم در محدوده ۶۰-۵۰ نانومتر بوده است. همچنین راندمان رنگزدایی با استفاده از نانوذرات سلنید سرب و سلنید سرب دوپه شده با اربیوم در مدت زمان ۷۵ دقیقه به ترتیب برابر با ۶۴ درصد و ۹۶ درصد است. از طرفی کارایی نانوذرات مذکور در طول ده مرتبه استفاده‌ متوالی کاهش نمی‌یابد.

نتایج این تحقیقات که حاصل تلاش‌های دکتر علیرضا ختایی، عضو هیأت علمی دانشگاه تبریز و همکارانش است، در مجله‌ Molecular Catalysis A: Chemical چاپ شده است.