بخشی از مقاله
چکیده
افزایش روزافزون تولیدات صنعتی، حضور مولکولهاي مقاوم و ترکیبات تخریب ناپذیر زیستی را در پساب صنایع گوناگون به دنبال داشته است که بسیاري از این ترکیبات با فرایند هاي معمول در پساب زدایی قابل تصفیه نیستند. از طرفی تمرکز بر کاهش ضایعات و کاهش مصرف آب در سالهاي اخیر، موجب تولید پسابهاي غلیظ تر با حضور مواد سمی بیشتر شده است. از این رو دفع مناسب ضایعات و پسابهاي صنعتی و کاهش آلاینده ها به منظور دستیابی به استانداردهاي زیست محیطی روز به روز اهمیت بیشتري می یابد.
در این میان ترکیبات آلی فسفردار براي حفظ زندگی ضروري می باشند، با این وجود استفاده بیش از اندازه از ترکیبات فسفر دار آلی این الزام را به همراه خواهد داشت که مسئولانه تر در مورد آلودگی محیط زیست و مشکلات ایجاد شده در مورد سلامتی انسانها، برخورد کنیم. در این میان استفاده گسترده از تري بوتیل فسفات در صنایع مختلف منجر به ورود این ترکیب به محیط زیست شده است. در این پژوهش، حذف تري بوتیل فسفات - ب1Bض از محلول هاي آبی با استفاده از فرایند فتوکاتالیستی بررسی شده است.
تاثیر پارامترهاي مختلف مانند غلظت اولیه ب1B، دژ محلول و مقدار کاتالیست مشخص گردید و شرایط بهینه تعیین شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که مقدار کاتالیست 0/1 گرم بر لیتر لقط1 بهینه بوده و افزایش بیشتر در مقدار لقط1 بازده حذف را کاهش می دهد. بر اساس نتایج آزمایش ها بیشترین میزان حذف ب1B در غلظت اولیه عژژ 400، 11چدژ و مقدار کاتالیست ئَ؟ 0/1 اتفاق افتاد و همچنین می توان نتیجه گرفت که فرایند فتوکاتالیستی با استفاده از لقط1 می تواند با موفقیت براي تصفیه فاضلاب هاي حاوي ب1B استفاده گردد.
-1 مقدمه
ترکیبات آلی فسفردار براي حفظ زندگی ضروري می باشند. با این وجود استفاده بیش از اندازه از ترکیبات فسفات دار آلی به عنوان حشره کش، افزودنی صنعتی و عامل شیمیایی جنگی این الزام را به همراه خواهد داشت که مسئولانه تر در مورد آلودگی محیط زیست و مشکلات ایجاد شده در مورد سلامتی انسانها، برخورد کنیم. آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده تأیید کرده است که این ترکیبات به کمک سوزاندن حذف می گردند، اما این فرآیند علاوه بر هزینه بر بودن و اتلاف انرژي، ممکن است منجر به تولید بالقوه گازهاي سمی گردد.
در نتیجه بسیاري از تحقیقات بر روي قابلیت اصلاح بیولوژیکی میکروارگانیسم ها نسبت به فسفات هاي آلی مختلف که روشی سریع، بی خطر و داراي فرآیند دفع مقرون به صرفه است، متمرکز شده اندب4-1م. تري بوتیل فسفات - ب - 1B ترکیب آلی فسفرداري است که به صورت گسترده اي در ترکیبات ضد کف، پلاستیسایزرها، آفت کش ها، به عنوان ماده اصلی فرمولاسیون مایعات هیدرولیک ضد آتش هواپیما به کار می رود و موجب تولید میزان زیادي مواد زائد می شود.
این ترکیبات در محیط زیست طبیعی - خاك و آب - بصورت بسیار پایا بوده و تجزیه پذیري ضعیفی توسط فوتولیز طبیعی و هیدرولیز خواهد داشت. و به دلیل کاربردهاي گسترده و ثبات نسبی در محیط زیست،ب1B به عنوان یکی از معضلات آلودگی و مخاطر سلامتی محسوب می شود بنابراین تولید زباله آن قابل توجه است. ساختار مولکولی و برخی خصوصیات فیزیکو شیمیایی ب1B در جدول 1 ارائه شده است.
ب1B سمیت بالایی براي موجودات زنده آب هاي شیرین مثل دلفین، ماهی ها و جلبک ها حتی در غلظت هاي کم دارد - 2 تا 10 میلی گرم در لیتر - .علاوه بر این، ب1B در آب موجب مسمومیت هاي کولینرژیک و مسمومیت هایی که بر روي اعصاب تأثیرگذار هستند، شده که البته این موارد در صورت بلع و آشامیدن این آب ها روي می دهد. بر این اساس ضروري است که متدولوژي بی خطر توسعه زیست محیطی براي تجزیه ب1B محلول اعمال گردد.
از آنجائی که آلودگی هاي آلی در حال افزایش در هوا و فاضلاب می باشد، امروزه قوانین و آیین نامه هاي محیط زیستی بسیار دقیق و سختگیرانه شده است ب10و11م. به همین جهت توسعه روش هاي دوستدار محیط زیست براي تخریب این آلودگی ها یک وظیفه ضروري است. سرانجام تحقیقات علمی بر روي فرایندهاي اکسیداسیون پیشرفته جکبقAض جهت تخریب مواد ترکیبی آلی مقاوم بصورت روشهاي قراردادي متعارف انجام شد.
جکبقAض بر اساس تولید گونه هاي رادیکالی واکنش پذیر خصوصا جدق•ض به وسیله استفاده از انرژي خورشید، انرژي شیمیایی و یا سایر انواع انرژي می باشدب12و13م. موضوع مهم در مورد کبقA این است که رادیکالی با اکسیداسیون قوي و قدرت زیاد باعث تخریب گستره ي وسیعی از مواد شیمیایی آلی می گردد. در میان جکبقAض، فتوکاتالیست ناهمگن به عنوان یک ابزار کارامد براي تجزیه آلاینده هاي آلی آبزي و اتمسفریک می باشد.
فتوکاتالیست ناهمگن شامل شتاب گرفتن یک واکنش فوتونی در حضور یک کاتالیست نیمه رسانا می باشد. یکی از کاربردهاي اصلی کاتالیست ناهمگن، اکسیداسیون فتوکاتالیستی جقهبض جهت معدنی کردن جزئی یا کلی آلاینده هاي فاز گاز یا مایع به منظور تبدیل شدن به مواد بی خطر می باشدب15م. هرچند تجزیه، با یک تجزیه جزئی شروع می شو، عبارتل تجزیه فتوکاتالیستی ل معمولا به اکسیداسیون فوتوکاتالیستی کامل یا معدنی شدن فوتوکاتالیستی بطور عمده به لقه و قلد و سصقش و سصخقب و یون هاي هالید می باشد اصول فوتوفیزیکی و فوتوشیمیایی پایه بر اساس فوتوکاتالیست در تحقیقات زیادي گزارش شده استب17و18م. بسیاري از مولکول ها در دماي اتاق در پایین ترین سطح انرژي حالت الکترونی خود که به حالت پایه معروف است قرار دارند.
به هنگام تابش بس - یا هر نوع تابشی که داراي انرژي کافی به ازاي هر فوتون باشد - بر روي یک مولکول، ممکن است تابش جذب مولکول شده و باعث جهش مولکول به یک حالت برانگیخته گردد. یعنی یکی از الکترون هاي مولکول به سطح انرژي بالاتر یا سطح برانگیخته صعود می کند. اختلاف انرژي بین حالت پایه و حالت برانگیخته مربوط است به انرژي جذب شده h که عبارت است از فرکانش تابش جذب شده و لا ثابت پلانگ است.
مولکول ها در حالت برانگیخته داراي طول عمر کوتاهی 10-9 - تا 10-8 ثانیه - می باشد به طوري که می توانند طی مکانیسم هاي مختلفی - فلورسانس، فسفرسانس، دگرگونی هاي داخلی، برخورد با یکدیگر و غیره - به حالت پایه خود برگردند و یا تجزیه شده و یا مولکول متفاوتی تشکیل می دهند. بدین صورت است که یک مولکول متحمل یک واکنش فتوشیمیایی می شود. واکنش فوتوکاتالیستی هنگامی آغاز می شود که الکترون برانگیخته شده توسط فوتون از باند پر شده والانس نیمه رساناي فوتوکاتالیستی جهحض به باند خالی رسانش جهش می یابد.
نیمه رساناها - مانند حکغظ ، ح2ه صقلکً، قغظ، لقط - 1 می توانند به دلیل ساختار الکترونیکی اتم هاي فلز در ترکیب شیمیایی به عنوان حساس کننده براي فرایند تقلیل متقابل برانگیخته شده نوري به کار روند که از ویژگی هاي آن ها باند پر شده والانس، و یک باند خالی رسانش است. در پرتو افکنی، الکترون هاي باند والانس به باند رسانش، ارتقا می یابد و حفره اي ایجاد می کند 20]و. [21 در میان تمام این نیمه رساناها، پر استفاده ترین کاتالیزور نیمه رسانا در فرایندهاي برانگیخته شده توسط نور، دي اکسید تیتانیوم - لقط - 1 است.
چرا که از نظر شیمیایی و بیولوژیکی بی اثر و از نظر فتوکاتالیزوري ثابت بوده، استفاده از آننسبتاً آسان است و توانایی کاتالیز کردن موثر و ارزان را دارد و براي محیط زیست و یا یا انسان هیچ گونه خطري به همراه ندارد [22] تنها محدودیت لقط1 این است که توسط نور قابل رویت فعال نمی شود، بلکه براي این منظور نیازمند نور فرابنفش می باشد 23]و. [24 دي اکسید تیتانیوم - لقط - 1 یا تیتانیا به دلیل ثبات ساختار شیمیایی آن، سازگاري زیستی، و ویژگی هاي فیزیکی، نوري و الکتریکی ماده اي بسیار مشهور است که تحقیق در مورد آن بسیار راحت است.
به چهار صورت - ماده - معدنی وجود دارد : [25] یعنی آناتاز ،روتیل ،بروکیت و دي اکسید تیتانیوم - B - یا جBضلقط.1 طبق بررسی هاي به عمل آمده تاکنون تنها یک مقاله در رابطه با حذف فتوکاتالیستی آلاینده ب1B موجود در محلول هاي آبی تحت شرایط محیطی ارائه شده که سشادري و سینها - - 2011 به مطالعه تجزیه فوتوکاتالیستی تري بوتیل فسفات با کمک صقلهنسβ در سایز نانو پرداخته اند.
