تخریب آلاینده‌های رنگی با نانو ذرات

پژوهشگران دانشگاه صنعتی شریف، نانوذرات TiO2 را با سطح ویژه بالا و فعالیت زیاد، برای تخریب سریع آلودگی‌های رنگی ناشی از پساب‌های کارخانجات نساجی آماده کردند.
خانم شهناز قاسمی، با استفاده از حلال یونی در روش سل‌ژل، به تولید نانوذرات TiO2 با سطح ویژه بالا و فعالیت زیاد دست یافته‌است، سپس با استفاده از این نانوذره، موفق به تخریب فتوکاتالیستی یک نمونه از رنگ آزو (Blue 92 Acid) شده‌است.
رنگ‌های آزو، بزرگ‌ترین گروه مواد رنگ‌کننده در صنعت نساجی را تشکیل می‌دهند. آزاد شدن این مواد در طبیعت، بزرگ‌ترین منبع آلودگی برای اکوسیستم‌های طبیعی است. در طی چند دهه اخیر، فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته برای تخریب این آلاینده‌ها، مورد توجه قرار گرفته‌اند.

خانم قاسمی، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو گفت: «در فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته، فتوکاتالیست‌های ناهمگن که در آنها از TiO2 استفاده می‌شود بسیار مورد توجه هستند. مهم‌ترین مزیت TiO2 این است که در شرایط عادی دارای قدرت تخریب‌کنندگی بالایی است و باعث تبدیل مواد آلی به گاز CO2 می‌گردد. این فتوکاتالیست، قابل دسترس است، سمی نیست و پایداری شیمیایی بالایی دارد. همچنین می‌توان از نور خورشید به عنوان منبع تابش استفاده کرد».
در حلال‌هایی که معمولاً برای روش سل- ژل در سنتز نانوذرات TiO2 مورد استفاده قرار می‌گیرند، واکنش‌های هیدرولیز و تراکم، خیلی سریع رخ می‌دهند. این عمل باعث می‌شود، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نانوذرات تولید شده قابل کنترل نباشد. از یک طرف ساختار شبکه‌ای TiO2 به اندازه کافی پایدار نیست تا در هنگام تبدیل فازی آناتاز به روتیل، در طی عملیات حرارتی، از شکسته شدن پیوندهای مولکولی جلوگیری کند، از طرف دیگر عملیات حرارتی در دماهای بالا برای تبدیل فازی ضروری است بنابراین تهیه نانوذرات TiO2 با سطح ویژه بالا، فعالیت زیاد و در عملیات حرارتی پایین، امری ضروری به نظر می‌رسد. برای نیل به این هدف، اخیراً فرایند سل- ژل را در حلال‌های یونی انجام می‌دهند.
دانشجوی دکتری شیمی فیزیک دانشگاه صنعتی شریف به همین منظور، ابتدا نانوذرات TiO2 را به روش سل- ژل و با استفاده از حلال یونی ۲-هیدروکسی اتیل آمونیوم فورمات سنتز کرده‌است. در ادامه، تاثیر افزایش دما و فلزات واسطه را روی مورفولوژی سطح و فعالیت فتوکاتالیستی نانوذرات TiO2 بررسی‌ نموده‌است. همچنین تاثیر پارامتر‌های مختلف از قبیل غلظت رنگ، مقدار فتوکاتالیست، pH محلول، غلظت مواد اکسنده از قبیل H2O2 را روی سرعت و بازده تخریب رنگ مطالعه کرده است.