تصفیه پساب‌های صنعتی با اعمال همزمان امواج فراصوت و نانوذرات اکسیدی در دانشگاه اراک

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، تصفیه پساب صنعتی حاوی ترکیبات آلی سمی و مقاوم، از قبیل رنگ‌های آلی مصنوعی، نقش مهمی در فرایند بهبود سلامت و کیفیت زندگی جوامع بشری و حفظ اکوسیستم‌های آبی ایفا می‌کند. از لحاظ زیست ‌محیطی، تخلیه پساب مربوط به صنعت نساجی به محیط‌های آبی موجب جلوگیری از نفوذ نور درون محیط آب و در نتیجه پدیده فتوسنتز می‌شود.

به ‌طور کلی، پساب تولیدی صنایع نساجی اغلب دارای ترکیبات رنگ‌زا با خاصیت زیست‌تخریب‌پذیری پایین هستند. از آنجایی که فناوری‌های مرسوم جهت تصفیه آب مناسب این نوع پساب‌ها نیست، فرایندهای تصفیه شیمیایی نوینی جهت تصفیه پساب صنایع نساجی توسعه ‌یافته‌اند.

دکتر رضا درویشی چشمه سلطانی، در رابطه با اهداف دنبال شده در این طرح گفت: «تهیه کاتالیزوری با الگوی ساخت ساده و فعالیت کاتالیزوری بالا جهت تصفیه پساب‌های صنعتی حاوی آلاینده‌های آلی، از مهم‌ترین اهداف طرح مذکور بوده است. با توجه به نتایج مثبت حاصل شده کاتالیزور اکسید منیزیم تهیه ‌شده در ابعاد نانو، با توجه به الگوی ساخت ساده، می‌تواند جهت فرآیندهای تصفیه پساب‌های صنعتی به کار رود».

یکی از راهکارهای تصفیه پساب‌های صنعتی، استفاده از فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته بر مبنای تولید رادیکال هیدروکسیل در محیط است که یکی از قدرتمندترین اکسیدکننده‌ها به شمار می‌رود. اخیراً استفاده از انرژی امواج فراصوت به‌منظور تولید یون هیدروکسیل، توجهات بسیاری را به خود جلب کرده است. انتشار امواج فراصوت درون محیط آبی منجر به تولید حباب خلاء می‌شود.

ترکیدن این حباب‌ها حرارت و فشار بسیار زیادی را درون مایع ایجاد می‌کند که به پدیده نقطه داغ موسوم است. این میزان حرارت باعث تجزیه حرارتی مولکول‌های آب شده و رادیکال هیدروکسیل تولید می‌کند. اما استفاده از این فرایند به‌تنهایی به زمان و قدرت بالای امواج نیاز دارد. از این ‌رو همزمان با اعمال امواج فراصوت از کاتالیزورهایی که موسوم به سونوکاتالیست هستند نیز استفاده می‌شود. این مواد غیرقابل‌ حل، وقتی در معرض امواج فراصوت قرار می‌گیرند، تولید رادیکال هیدروکسیل را تشدید می‌کنند. موادی مانند اکسید تیتانیوم، اکسید روی و اکسید منیزیم از این خاصیت برخوردارند.

درویشی مراحل سنتز و ارزیابی نانوذره اکسید منیزیم را بدین شرح عنوان کرد: «در ابتدا ساخت کاتالیزور اکسید منیزیم به روش سونوشیمیایی صورت گرفت. در ادامه، کاتالیزور تهیه‌شده به رآکتور جریان ناپیوسته حاوی آلاینده آلی (ماده رنگ‌زا) اضافه شد. رآکتور در یک حمام التراسونیک با توان و فرکانس متغیر قرار داده شد تا تأثیر پارامترهای مختلف بر کارایی رآکتور مورد بررسی قرار گیرد. به‌ منظور بررسی ابعادی و ارزیابی خلوص به ترتیب از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش اشعه ایکس (XRD) استفاده شد. همچنین جهت مطالعه روند معدنی سازی آلاینده‌های آلی، آزمون رنگ نگاری گازی- طیف‌نگاری جرمی مورداستفاده قرار گرفت».

نتایج آزمایش‌های صورت گرفته، تهیه نانوکاتالیزور با سطح واکنش مطلوب را تأیید می‌کنند. به‌علاوه ارزیابی‌های ساختاری صورت گرفته نیز مبین خلوص بالای نانوذرات تولیدی است. نتایج پژوهش نیز نشان داداند که سونوکاتالیست حاصله توانایی بالایی در تبدیل آلاینده آلی به مواد غیر آلی غیر سمی نظیر آب و دی‌اکسید کربن دارد.

این تحقیق حاصل همکاری دکتر رضا درویشی چشمه سلطانی، عضو هیئت ‌علمی دانشگاه علوم پزشکی اراک، دکتر مهدی صفری، عضو هیئت ‌علمی دانشگاه علوم پزشکی کردستان و معصومه مشایخی، کارشناس آزمایشگاه دانشگاه علوم پزشکی اراک است.