هم‌افزایی دو ماده برای حذف مواد خطرناک از فاضلاب و پساب

پژوهشگران با افزودن نانوذرات طلا به کاتالیست حاوی دی‌اکسیدتیتانیوم، محصولی ساختند که برای حذف رنگ متیل‌اورنج از پساب‌ها مناسب است.

کد خبر: ۶۸۹۶۳۱

تاریخ: ۲۷ فروردين ۱۴۰۳ - ۰۹:۵۱

به گزارش ایران اکونومیست، با افزایش جمعیت انسان‌ها روی زمین، نیاز به لباس ارزان، مواد آرایشی و مواد غذایی نیز افزایش می‌یابد. این نیاز مشکلات زیست‌محیطی را افزایش می‌دهد چرا که پساب کارخانه‌ها و فاضلاب‌ها حاوی مواد رنگی سمی بوده که به محیط زیست آسیب می‌زند.

در حال حاضر فناوری‌هایی وجود دارد که برای فرآیندهای تمیز کردن از نور استفاده می‌کند به طوری که تابش نور برای تخریب و از بین بردن رنگ‌های سمی به کارگرفته می‌شوند. به عنوان مثال، اکسیدهای فلزی نیمه‌هادی مانند دی اکسید تیتانیوم (TiO2) می‌تواند به عنوان یک فتوکاتالیست استفاده شود، ماده‌ای که از نور برای سرعت بخشیدن به یک واکنش شیمیایی استفاده می‌کند و در این میان آلاینده‌های آلی به مولکول‌های دی‌اکسید کربن تبدیل می‌شوند. اما این روش‌ها به اندازه کافی کارآمد نیستند.

فوتوکاتالیست‌های ارائه شده توسط دی‌اکسید تیتانیوم و سایر فلزات نیمه‌هادی محدود بوده، اما با افزودن فلزات نجیب مانند طلا می‌توان آن‌ها را تقویت کرد. در یک پروژه تحقیقاتی محققان نشان دادند که استفاده از خوشه‌های نانوذرات طلا و دی‌اکسید تیتانیوم می‌تواند رنگ متیل اورنج را از بین ببرد. گونتر اندرسون از دانشگاه فلیندرز می‌گوید: «این کاتالیزور برای تخریب رنگ‌های سمی طراحی شده است. این کاتالیست نور را جذب می‌کند و انرژی جذب شده را برای انجام واکنشی صرف می‌کند که مربوط به فرآیند تخریب یک رنگ سمی است.»

فرآیند فتوکاتالیستی واکنش شیمیایی است که در آن یک فوتون توسط کاتالیزور نیمه‌هادی جذب می‌شود. الکترون‌های کاتالیزور در اثر این کار برانگیخته شده و یک جفت حفره الکترون ایجاد شده و در نهایت از آن‌ها برای سرعت بخشیدن به یک واکنش شیمیایی استفاده می‌شود بدون این که خود کاتالیست مصرف شود.

دی‌اکسید تیتانیوم برای پاکسازی محیط زیست می‌تواند استفاده شود چرا که قادر است با طیف وسیعی از مواد، از جمله فلزات، غیرفلزات، فلزات نجیب و حتی یک فتوکاتالیست دیگر ترکیب شود تا خصوصیات آن را تقویت کند.

آندرسون توضیح داد که این تیم خوشه‌های نانوذرات طلا را به عنوان کاتالیزور استفاده کردند. در پروژه آن‌ها دی‌اکسید تیتانیوم و خوشه‌های طلا به صورت مکمل به کار گرفته می‌شود.  دی‌اکسید تیتانیوم می‌تواند نور را جذب کند اما فعالیت کاتالیستی ضعیفی دارد، در نتیجه افزودن خوشه‌های نانوذرات طلا می‌تواند عملکرد آن را بهبود دهد. در دی‌اکسید تیتانیوم پس از تولید حفره و الکترون، این دو گاهی با هم ترکیب شده که به آن نوترکیبی گفته می‌شود که باعث کاهش بهره فرآیند می‌شود. اما افزودن خوشه‌های طلا مانع از این نوترکیبی می‌شود در نتیجه بهره فرآیند فتوکاتالیستی بهبود قابل توجهی می‌یابد.