فرهاد رحمانی چیانه

در سال‌های اخیر، فرآیندهای فتوکاتالیستی در حضور نانومواد اکسید روی تثبیت شده بر روی جاذب های معدنی طبیعی از جمله سپیولیت به‌عنوان روشی مؤثر و نویدبخش برای تخریب آلاینده‌های آلی بسیار مورد توجه قرارگرفته‌اند. بااین‌حال، بازده این نانوکامپوزیت های فتوکاتالیستی کم هزینه به دلیل خواص سطحی و ساختاری نه چندان مطلوب مواد طبیعی مورد استفاده جهت کاربردهای صنعتی قابل قبول نمی باشد. ناخالصی های همراه با کانی، عدم تکرارپذیری و ناهمگن بودن ترکیب نمونه استخراج شده از معدن از دیگر چالش های اصلی بکارگیری این مواد معدنی در آماده سازی فتوکاتالیست می باشند که رفع و یا به حداقل رساندن این موانع با استفاده از روش های بیوفرآوری سبز و اقتصادی هدف اصلی این کار تحقیقاتی می‌باشد. در این راستا، استفاده از عصاره گیاهان و محصولات کشاورزی که خاصیت اسیدی دارند همچون لیمو به‌عنوان یک عامل فرآوری زیست محیطی گزینه‌ای مطلوب به شمار می‌رود. بر این اساس در این پژوهش، تأثیر اصلاح سپیولیت با بکارگیری آبلیمو در شرایط فرآوری مختلف، مقدار بارگذاری نیمه رسانا بر روی سپیولیت فرآوری شده و نیز پارامترهای عملیاتی مؤثر بر بازده فرآیند حذف فتوکاتالیستی آلاینده رنگی متیل اورانژ تحت تابش نور ماوراء بنفش مورد ارزیابی قرار گرفت. نمونه‌های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای XRD، FESEM، EDX dot-mapping، جذب-واجذب گاز نیتروژن، DRS و PL خصوصیت سنجی شدند. نتایج ارزیابی گویای اثربخشی قابل توجه بیوفرآوری سپیولیت بر روی خواص سطحی و ساختاری، بازده جدایش حاملان بار و نیز عملکرد فتوکاتالیستی نانوکامپوزیت روی بنیان بود. با توجه به نتایج بدست آمده، مشخص شد که تشدید شرایط بیوفرآوری سپیولیت تا زمانی که منجر به تخریب شدید ساختاری نشود سبب بهبود بیشتر خواص فتوکاتالیستی و میزان بازده حذف می شود. دمای °C 85، زمان اختلاط 5/3 ساعت و نیز نسبت حجم آبلیمو به مقدار سپیولیت خام cm3/g 10 به عنوان شرایط بیوفرآوری بهینه سپیولیت خام معرفی گردید. با بارگذاری %.wt 30 روی اکسید بر روی سپیولیت فرآوری شده در شرایط بهینه حداکثر میزان حذف به دست آمد. این در حالی است که افزایش بیشتر مقدار بارگذاری سبب تجمع ذرات روی، انسداد حفرات و پوشیدگی سطح سپیولیت شده و باعث کمرنگ شدن تأثیر پایه سپیولیت و درنتیجه کاهش تعداد سایت های فعال در دسترس و افت فعالیت فتوکاتالیستی می شود. درنهایت، مدل‌سازی و بهینه‌سازی فرآیند فتوکاتالیستی با استفاده از طراحی مرکب مرکزی (CCD) و در نظر گرفتن چهار فاکتور غلظت آلاینده، مقدار فتوکاتالیست، pH محلول و زمان واکنش در پنج سطح بررسی شد. در شرایط بهینه عملیاتی (غلظت آلایندهppm 04/10، مقدار کاتالیست g/L 6/0، 8/5 =pH و زمان تابش 82/79 دقیقه) میزان تخریب نوری 99% به دست آمد.