سنتز و ارزیابی عملکرد نانوفتوکاتالیست TiO۲ دوپ شده با کادمیم جهت استفاده در فرآیند حذف فتوکاتالیستی آلایندهی اسید اورانژ از پساب
[پایاننامه]
/پیام مرگان
: مهندسی شیمی
، ۱۳۹۴
۹۷ ص
چاپی - الکترونیکی
کتابنامه در آخر پایان نامه
کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی
۱۳۹۴/۰۷/۰۰
صنعتی سهند
با افزایش جمعیت جهانی و به دنبال آن افزایش سرانه مصرف آب، روشهای تصفیه و استفاده چندباره از منابع آبی بیشازپیش مورد توجه محققان و دانشمندان قرار گرفته است .روشهای مختلف تصفیه در دستهبندیهای مختلفی قرار میگیرند که هریک از این روشها برای حذف آلایندههای خاص خود قابلیت استفاده خواهند داشت .از روشهای اکسیداسیون پیشرفته میتوان بهعنوان یکی از مهمترین این دستهها نام برد .همچنین روش تصفیه فتوکاتالیستی پساب در این دسته جای میگیرد که به دلیل قابلیت استفاده از انرژی خورشید از آنها بهعنوان روشی با بازدهی انرژی بالا یاد میشود .در این تحقیق سنتز نانوفتوکاتالیست تیتانیا بررسی شد و سپس دوپ کردن آن با کادمیم به منظور بهبود خاصیت فتوکاتالیستی در ناحیه نور مرئی انجام شد .به همین منظور نانوفتوکاتالیست های Cd-TiO۲ با نسبتهای مختلف مولی۰/۱۵ ،۰/۱ ، Cd/Ti =۰/۰۵ به روش سل ژل هیدروترمال سنتز شدند .از آنالیزهایXRD ،FESEM ،BET ،DRS ،FTIR ،DTG - TGو- EDX-dot Mapping برای تعیین خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و اپتیکی کاتالیستها استفاده شد .آنالیز XRD سنتز موفقیتآمیز کریستالهای TiO۲ در فاز آناتاز را تأیید کرد، همچنین پایین آمدن میزان بلورینگی را پس از افزودن کادمیم نشان داد .عدم مشاهده پیکهای مربوط به کریستالهای CdO احتمال ورود یونهای کادمیم به ساختار تیتانیا را قوت بخشید .تصاویر FESEM در وهله اول نانو ساختار بودن کاتالیستهای سنتز شده را اثبات کرده و همچنین نشان داد که با افزودن مقدار یونهای کادمیم، مورفولوژی سطح یکنواختتر و ریزتر شد .به صورتی که در نسبت Cd/TiO۲(۰/۱۵) ، یکنواختی بیشتری برای ذرات روی سطح در مقایسه با سایر نمونهها مشاهده شد .آنالیز تعیین سطح ویژه BET ضمن تأیید نتایج حاصل ازFESEM ، نشان داد که افزودن کادمیم، بهبود سطح کاتالیست را در پی داشته است .با استفاده از نتایج EDX حضور کادمیم در ساختار تأیید شد، نمونه از یکنواختی بسیار خوبی برخوردار بوده و هیچگونه تجمعی از ذرات روی سطح نانوفتوکاتالیست مشاهده نشد .آنالیز DRS نمایانگر کاهش مقدار باندگپ پس از افزودن کادمیم بوده است .برای ارزیابی عملکرد نانو کاتالیستها در فرآیند حذف فتوکاتالیستی رنگ از پساب سنتزی، سامانه ارزیابی در مرکز تحقیقات راکتور و کاتالیست دانشگاه صنعتی سهند ساخته شد .مهمترین پارامترهای مؤثر بر این فرایند نظیرpH ، مقدار کاتالیست مصرفی و غلظت آلاینده مورد آزمایش و بررسی قرار گرفت .آزمایشهای فرایندی نمایشگر عملکرد بهتر برای فتوکاتالیست Cd/TiO۲(۰.۱۵) در مقایسه با سایر نمونهها بود .فتوکاتالیست منتخب در شرایط مختلف نیز مورد آزمایش قرار گرفته شد که در شرایط=۲pH ، مقدار کاتالیست ۱g/l و غلظت آلاینده برابر mg/L۱۰ بهترین نتایج مشاهده شد .در این شرایط، پس از گذشت ۲۰ دقیقه تاریکی و ۲ ساعت تابش نور، حذف ۹۵ درصد از آلاینده رنگی مشاهده شد