تصفیه‌ پساب‌های صنعتی با امواج فراصوت و نانوذرات اکسیدی

به گزارش خبرگزاری مهر، این نانوذرات که در مقیاس آزمایشگاهی تولید شده‌اند از خواص ضد میکروبی و قارچ کشی با اثرات ضد درد و التهاب نیز برخوردارند به نحوی که التیام دهنده ناراحتی های گوارشی هستند. از این‌رو این ماده با الگوی ساخت و پیش سازهای ارزان‌قیمت جایگزین مناسبی برای مواد مشابه محسوب می‌شود.

تصفیه‌ پساب صنعتی حاوی ترکیبات آلی سمی و مقاوم، از قبیل رنگ‌های آلی مصنوعی، نقش مهمی در فرایند بهبود سلامت و کیفیت زندگی جوامع بشری و حفظ اکوسیستم‌های آبی ایفا می‌کند. از نظر زیست ‌محیطی، تخلیه‌ پساب مربوط به صنعت نساجی به محیط‌های آبی موجب جلوگیری از نفوذ نور درون محیط آب و در نتیجه پدیده‌ی فتوسنتز می‌شود.

به‌طورکلی پساب تولیدی صنایع نساجی اغلب دارای ترکیبات رنگزا با خاصیت زیست ‌تخریب‌ پذیری پایین هستند. از آنجایی که فناوری‌های مرسوم برای تصفیه‌ آب مناسب این نوع پساب‌ها نیست، فرایندهای تصفیه شیمیایی نوینی برای تصفیه‌ پساب صنایع نساجی توسعه ‌یافته‌اند.

رضا درویشی در خصوص این طرح تحقیقاتی گفت:  تهیه‌ کاتالیزوری با الگوی ساخت ساده و فعالیت کاتالیزوری بالا برای تصفیه‌ پساب‌های صنعتی حاوی آلاینده‌های آلی، از مهم‌ترین اهداف این طرح است.

وی عنوان کرد: در این تحقیق با توجه به نتایج مثبت حاصل شده کاتالیزور اکسید منیزیم تهیه ‌شده در ابعاد نانو، با توجه به الگوی ساخت ساده می‌تواند برای فرآیندهای تصفیه‌ پساب‌های صنعتی به کار رود.

این پژوهشگر گفت: یکی از راهکارهای تصفیه‌ پساب‌های صنعتی، استفاده از فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته بر مبنای تولید رادیکال هیدروکسیل در محیط است که یکی از قدرتمندترین اکسید کننده‌ها به شمار می‌رود.

درویشی عنوان کرد: اخیراً استفاده از انرژی امواج فراصوت بمنظور تولید یون هیدروکسیل، توجه بسیاری را به خود جلب کرده و انتشار امواج فراصوت درون محیط آبی منجر به تولید حباب خلاء می‌شود.

وی اضافه کرد: ترکیدن این حباب‌ها حرارت و فشار بسیار زیادی را درون مایع ایجاد می‌کند که به پدیده‌ نقطه‌ داغ موسوم است. این میزان حرارت باعث تجزیه‌ حرارتی مولکول‌های آب شده و رادیکال هیدروکسیل تولید می‌کند.

این محقق افزود: اما استفاده از این فرایند به‌تنهایی به زمان و قدرت بالای امواج نیاز دارد. از این‌رو همزمان با اعمال امواج فراصوت از کاتالیزورهایی که موسوم به سونوکاتالیست هستند نیز استفاده می‌شود.

درویشی خاطرنشان کرد: این مواد غیرقابل‌ حل، زمانی که در معرض امواج فراصوت قرار می‌گیرند، تولید رادیکال هیدروکسیل را تشدید می‌کنند. موادی مانند اکسید تیتانیوم، اکسید روی و اکسید منیزیم از این خاصیت برخوردار هستند.

درویشی با اشاره به مراحل سنتز و ارزیابی نانوذره اکسید منیزیم گفت: در ابتدا ساخت کاتالیزور اکسید منیزیم به روش سونوشیمیایی صورت گرفت و در ادامه کاتالیزور تهیه ‌شده به رآکتور جریان ناپیوسته‌ حاوی آلاینده‌ آلی (ماده رنگزا) اضافه شد.

وی اظهار داشت: رآکتور در یک حمام التراسونیک با توان و فرکانس متغیر قرار داده شد تا تأثیر پارامترهای مختلف بر کارایی رآکتور مورد بررسی قرار گیرد. به‌ منظور بررسی ابعادی و ارزیابی خلوص به ترتیب از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش اشعه ایکس (XRD) استفاده شد.

این محقق خاطرنشان کرد: همچنین برای مطالعه‌ روند معدنی سازی آلاینده‌های آلی، آزمون رنگ نگاری گازی- طیف نگاری جرمی مورداستفاده قرار گرفت.

درویشی گفت: نتایج آزمایش‌های صورت گرفته، تهیه‌ نانوکاتالیزور با سطح واکنش مطلوب را تأیید می‌کنند. به‌علاوه ارزیابی‌های ساختاری صورت گرفته نیز مبین خلوص بالای نانوذرات تولیدی است.

وی عنوان کرد: نتایج این پژوهش نیز نشان داد که سونوکاتالیست حاصله توانایی بالایی در تبدیل آلاینده‌ آلی به مواد غیر آلی غیر سمی نظیر آب و دی‌اکسید کربن دارد.

این تحقیق حاصل همکاری رضا درویشی چشمه سلطانی عضو هیات‌ علمی دانشگاه علوم پزشکی اراک، مهدی صفری عضو هیات‌علمی دانشگاه علوم پزشکی کردستان و معصومه مشایخی کارشناس آزمایشگاه دانشگاه علوم پزشکی اراک است.

نتایج این تحقیق در مجله‌ Ultrasonic Sonochemistry (جلد ۳۰، سال ۲۰۱۶، صفحات ۱۲۳ تا ۱۳۱) منتشر شده است.