تصفیه پساب‌های صنعتی با فوتوکاتالیست‌های حساس به نور مرئی در دانشگاه تبریز

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل روابط عمومی ستاد نانو، 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 سرطان‌زا بوده و حذف آنها از فاضلاب برای حفاظت از محیط زیست ضروری است.

دکتر علیرضا ختائی ضمن بیان اهمیت این بحث، گفت: «هدف اصلی این کار پژوهشی، معرفی نسل جدیدی از فوتوکاتالیست‌های حساس به نور مرئی و روش‌های افزایش کارایی این فوتوکاتالیست‌ها جهت تصفیه پساب‌های رنگی بوده است».

برای این منظور از نانوذرات سلنید سرب که با عنصر لانتانیدی اربیوم دوپه شده، فوتوکاتالیست 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.

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

به گفته ختائی، 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.

بیشتر فوتوکاتالیست‌های مورد استفاده در فرآیند اکسایش فوتوکاتالیزوری 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 فوتوکاتالیست حساس به نور مرئی می‌تواند مسیر را برای صنعتی شدن استفاده از فرآیند اکسایش فوتوکاتالیزوری با فوتوکاتالیست‌های 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 حفر‌ه تشکیل شده در سطح کاتالیست می‌شود. این امر منجر به افزایش راندمان حذف آلاینده زیر نور مرئی شده و عملکرد فرآیند اکسایش فوتوکاتالیزوری را به طور قابل ملاحظه ای بهبود می‌بخشند».

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 شده‌است. مشخصات نانوذرات سنتز شده با روش‌های SEM، XRD و XPS تعیین شده است.

توزیع اندازه نانوذرات سلنید سرب در محدوده 70-60 نانومتر و توزیع اندازه نانوذرات سلنید سرب دوپه شده با اربیوم در محدوده 60-50 نانومتر بوده است. همچنین راندمان رنگزدایی با استفاده از نانوذرات سلنید سرب و سلنید سرب دوپه شده با اربیوم در مدت زمان 75 دقیقه به ترتیب برابر با 64 درصد و 96 درصد است. از طرفی کارایی نانوذرات مذکور در طول 10 مرتبه استفاده متوالی کاهش نمی‌یابد.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر علیرضا ختائی، عضو هیئت علمی دانشگاه تبریز و همکاران‌شان است.