استفاده از لامپ‌های LED در حذف آلاینده‌ها از آب به كمك نانوكاتالیست

به گزارش ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو معاونت علمی و فناوری رییس جمهوری، در فرایندهای فوتوكاتالیستی مطالعه شده در ایران، غالباً از لامپ‌های كم‌فشار جیوه‌ای استفاده شده‌است، با توجه به محتوای جیوه، این لامپ‌ها نوعی خطر زیست‌محیطی محسوب می‌شوند.

هم‌اكنون در جوامع پیشرفته، رویكرد تحقیقات به سمت جایگزین كردن این منابع نوری با منابع نوری كم خطر، با مصرف انرژی كمتر و طول عمر بیشتر است.

در این راستا، لامپ «ال‌ ایی‌ دی(LED)»، با توجه به بهره‌گیری از فناوری نیمه‌هادی در تولید نور، فاقد آلودگی جیوه‌ای است.

با این حال، استفاده از این لامپ‌ها مستلزم ساخت كاتالیست‌های جدید و متناسب كردن آن جهت فعالیت در شدت‌های نوری پایین است كه محققان ایرانی موفق به انجام این مهم شده‌اند.

هیوا حسینی، دانشجوی دكتری تخصصی مهندسی بهداشت محیط از دانشگاه تربیت مدرس، در خصوص پژوهش صورت گرفته گفت: «هدف اصلی این كار، تصفیه آب و حذف آلاینده‌های سمی از آن به كمك فناوری نانوكاتالیست بوده است.

برای این منظور تلاش شده است بصورت همزمان تولید نانوكاتالیستی متناسب با منابع نوری با شدت كم، كاربردی كردن استفاده از لامپ «ال‌ ایی‌ دی» در تقابل با كاتالیست تهیه شده و تصفیه آلاینده‌های سمی در آب به كمك این سیستم صورت پذیرد».

با توجه به گزارش موجود، استفاده از نانوكاتالیست تهیه شده سبب افزایش بازده 53/2 درصدی حذف سم دیازینون نسبت به كاتالیست تجاری اكسید تیتانیوم شده است. این نانوكاتالیست قادر است تا میزان 96/3 درصد از كل سم دیازینون موجود در آب را حذف كند.

واضح است كه استفاده از لامپ «ال‌ ایی‌ دی» با مصرف انرژی بسیار پایین در این سیستم تصفیه، سبب صرفه‌جویی در مصرف انرژی و جلوگیری از آلودگی‌های زیست محیطی می‌شود.

نانوكاتالیست ساخته شده از جنس كامپوزیتی با پایه‌ اكسید تیتانیوم است كه متوسط قطر منافذ آن در حدود 17 نانومتر و ابعاد كریستال‌های آن 6 نانومتر گزارش شده است.

همچنین افزایش غلظت نانوكاتالیست، افزایش میزان تخریب آلاینده را در پی دارد. به گونه‌ای كه با افزایش غلظت از 25 به 300 میلی‌گرم بر لیتر، میزان تصفیه از 48 به 96 درصد افزایش یافته است.



به گفته حسینی، آلاینده‌های نوظهور و سمی در آب، به روش‌های متداول تصفیه حذف نمی‌گردند و نیازمند بهره‌گیری از فرایند نوین و كارآمد اكسیداسیون پیشرفته هستند. در این راستا، فرایند فوتوكاتالیست به عنوان تركیبی از نانوذرات و طیف فرابنفش، یكی از پربازده‌ترین فرایندهای اكسیداسیون پیشرفته به شمار می‌رود.

در این فرایند، منبع فرابنفش سبب تحریك كاتالیست و تولید الكترون-حفره می‌شود. با توجه به حضور آب و یون‌های هیدروكسیل در محیط‌های مرطوب و آبی، این عملكرد سبب تولید رادیكال‌های واكنشگر هیدروكسیل خواهد شد. در نهایت به‌علت قدرت اكسیداسیون بسیار قوی، تجزیه آلاینده‌های مقاوم امكان‌پذیر خواهد شد.

این محققان، هم اكنون در حال تولید كاتالیستی بر پایه‌ اكسید‌ روی و بررسی عملكرد فوتوكاتالیستی آن در حضور لامپ «ال‌ ایی‌ دی» هستند.

نتایج این تحقیقات حاصل همكاری هیوا حسینی، دكتر سید غلام‌رضا موسوی-عضو هیئت علمی دانشگاه تربیت مدرس - و دكتر مهرداد فرخی-عضو هیئت علمی دانشگاه علوم پزشكی و خدمات بهداشتی درمانی گیلان است و در مجله Water Researchانتشار یافته است.

علمی**1497**1440