تخریب فتوکاتالیستی تولوئن با استفاده از فتوکاتالیست تیتانیم بنیان در حضور پرتو فرابنفش و نور مرئی

Abstract

با پیشرفت روز افزون صنایع و افزایش دود خروجی از اگزوز خودروهای دیزلی و کارخانجات، روز به روز بر غلظت آلایندهها افزوده میشود. در این مطالعه بهمنظور حذف تولوئن از جریان هوا از نانوفتوکاتالیستهای سنتزی آهن و نیتروژن دوپ شده با اکسید تیتانیم ) 2FeNTiO ( به روش یک مرحله ای همرسوبی و با کمک امواج اولتراسوند استفاده گردید. نانوفتوکاتالیستهای یاد شده در پنج درصد وزنی مختلف آهن به اکسید تیتانیم شامل صفر، 5 / 2 ، 5 ، 5 / 7 و % 10 سنتز شدند. به منظور بررسی خواص فیزیکی، شیمیایی و نوری نمونههای سنتزی از آنالیزهای XRD ، FESEM ، EDX ، BET-BJH ، FTIR و DRS استفاده شد. نتایج حاصل از آنالیز XRD حاکی از سنتز موفقیت آمیز نانوفتوکاتالیستها بود. نتایج آنالیز FESEM ایجاد ذرات کروی شکل در ابعاد نانو در فتوکاتالیستهای سنتزی را به خوبی تأیید کرد. بهطوریکه با وارد شدن عناصر دوپ شونده اندازه ذرات ریزتر و توزیع آنها یکنواختتر شده است. نتایج آنالیز EDX حضور عناصر دوپ شونده آهن و نیتروژن را بدون هیچ گونه تف جوشی و تجمع در سطح نمونههای سنتزی اثبات کرد. آنالیز DRS نیز کاهش انرژی اکسید تیتانیوم را پس از دوپ کردن عناصر آهن و نیتروژن در ساختار آن به وضوح نشان میدهد. به منظور بررسی عملکرد تخریب تولوئن توسط نانوفتوکاتالیستهای سنتز شده از یک فتوراکتور مجهز به دیواره کوارتزی دو طرفه که کاتالیستها بر روی روکشی از جنس پلی تترافلوئورواتیلن پوشش داده شده بودند، استفاده شد. در این تحقیق، تأثیر پارامترهای سنتزی از قبیل درصد وزنی فلز آهن دوپ شده و بهکارگیری امواج اولتراسوند در مراحل سنتز و پارامترهای فرآیندی زمان ماند آلاینده، غلظت اولیه آلاینده و نوع منبع تابشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تستهای راکتوری گویای عملکرد بهتر نمونه U-(5) 2FeNTiO )با درصد وزنی =52Fe/TiO و در حضور امواج اولتراسوند( نسبت به سایر نمونهها در تخریب تولوئن بودند. نانوفتوکاتالیست مناسب در شرایط مختلف مورد آزمایش قرار گرفت. بهطوریکه در حضور این نانوفتوکاتالیست و در فتوراکتور پیوسته با زمان ماند 25 ثانیه از آلاینده تولوئن با غلظت اولیه ppm 50 تحت تابش نور مرئی بهترین نتیجه تخریب تولوئن )تقریباً % 65 ( مشاهده گردید.