سیدامید رستگار

آلودگی پساب‌های رنگی، به دلیل اثرات زیست‌ محیطی نامطلوب و چالش‌های تصفیه، یکی از مسائل مهم جهانی در حوزه مدیریت منابع آبی است. فرآیندهای فتوالکتروکاتالیستی (PEC) به عنوان روشی کار آمد برای حذف آلاینده‌های آلی از جمله رنگ‌ها، مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این مطالعه که به منظور ارزیابی کارایی و پتانسیل این سیستم الکترودی در تجزیه آلاینده‌های رنگی انجام شد، تصفیه پساب‌های رنگی با استفاده از الکترود Ti/TiO2/Cu از طریق یک فرآیند فتوالکتروکاتالیستی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا، الکترود Ti/TiO2 از طریق فرآیند آندایزینگ سنتز شد، سپس، ذرات مس با استفاده از روش‌های الکتروشیمیایی شامل غوطه‌وری ، ولتامتر چرخه‌ای و کرنوآمپرومتری بر روی سطح الکترود Ti/TiO2 نشانده شدند. ساختار و ترکیب شیمیایی نمونه‌های تهیه شده با استفاده از تکنیک‌های مشخصه‌یابی مختلف از جمله پراش اشعه ایکس ( XRD)، طیف‌سنجی بازتابی فرابنفش-مرئی ( UV-DRS)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و طیف‌ سنجی پراکندگی انرژی اشعه ایکس (EDX) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از آنالیز FESEM نشان داد که فرآیند آندایزینگ منجر به تشکیل نانولوله‌های منظم Ti/TiO2 شده و ذرات مس به طور موفقیت‌آمیزی بر روی ساختار نانولوله‌ای نشانده شده‌اند. نتایج حاصل از آنالیز پراش اشعه ایکس تأیید کرد که فاز کریستالی غالب برای TiO2 سنتز شده، آناتاز است. طیف ‌سنجی بازتابی فرابنفش-مرئی نشان داد که الکترودهای تهیه شده در محدوده نور فرابنفش فعال هستند و تغییرات در شکاف باند انرژی را به دلیل دوپینگ مس نشان داد. علاوه‌براین، ولتامتری چرخه‌ای در بهینه ‌سازی فرآیند نشاندن مس بر روی الکترود Ti/TiO2 نقش داشت و به شناسایی شرایط مطلوب برای تولید بهترین الکترود کمک کرد. در نهایت، آنالیز طیف‌ سنجی پراکندگی انرژی اشعه ایکس برای تعیین ترکیب عنصری سطح الکترودها و تأیید حضور مس مورد استفاده قرار گرفت. تأثیر روش‌های مختلف پوشش‌دهی مس بر الکترود Ti/TiO2 بر راندمان حذف متیل‌اورانژ در یک فرآیند فتوالکتروشیمیایی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که الکترود تهیه شده به روش ولتامتری چرخه‌ای بیشترین عملکرد را در حذف رنگ متیل‌اورانژ با راندمان 82 درصد دارد. در ادامه، از الکترود بهینه شده با روش CV برای بررسی شرایط عملیاتی مختلف شامل غلظت اولیه متیل‌اورانژ، غلظت سدیم کلراید و تعداد سیکل‌های CV در فرآیندهای فتوکاتالیستی و فتوالکتروشیمیایی (ترکیبی) استفاده شد. برای این منظور، از روش سطح پاسخ بهره گرفته شد. نتایج بهینه ‌سازی نشان داد که در شرایط بهینه شامل غلظت اولیه ppm9، غلظت سدیم کلراید 06/2 گرم بر لیتر و 16 سیکل CV، حداکثر راندمان حذف در فرآیند فتوکاتالیستی به میزان 53% در مدت 60 دقیقه حاصل شد. در فرآیند فتوالکتروشیمیایی، راندمان حذف به 31/93% در مدت 75 دقیقه (شامل 60 دقیقه فتوکاتالیست و 15 دقیقه الکتروشیمی) افزایش یافت. همچنین، مطالعه سینتیکی برای فرآیند فتوکاتالیستی نشان داد که سینتیک واکنش از مرتبه اول پیروی می‌کند که ضریب همبستگی (R²) آن برابر با 999/0 است.