محسن منصوری

امروزه بخش‌های مختلف صنعتی از جمله نساجی، دباغی، چرم، پلاستیک، کاغذ، داروسازی، آرایشی و بهداشتی و لاستیک مقادیر زیادی پساب رنگی تولید می‌کنند. تخلیه پساب حاوی رنگ-های آلی به محیط آبی باعث تغییرات قابل توجهی در رنگ، pH و همچنین اثرات مضر بر سلامت انسان می‌شود. بنابراین، تصفیه پساب حاوی رنگ به یکی از چالش‌های مهم جهانی تبدیل شده است. روش‌‌های متعددی برای تصفیه پساب‌های رنگی طراحی شده است که عبارتند از: ازن زنی، فیلتراسیون غشایی، تصفیه بیولوژیکی، روش تبادل یونی، جذب سطحی، تخریب فوتوکاتالیستی، کاهش کاتالیستی، تصفیه بیولوژیکی/هوازی و انعقاد. از این بین فرآیندهای تصفیه فیزیکوشیمیایی مانند انعقاد و فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOP) در از بین بردن رنگ‌ها بسیار کارآمد هستند. در این پژوهش هدف توسعه مواد نانوساختار فوتوکاتالیستی مانند Ce-ZnO/Zeolite برای تخریب و رنگ‌زدایی کامل نمونه آبی با استفاده از نور UV است. بدین منظور ابتدا نانو ذرات اکسید روی مطابق روش هم رسوبی شیمیایی سنتز شدند و سپس نانوذرات اکسید روی-سریم بر روی زئولیت X13تثبیت شدند و ساختار فوتوکاتالیست حاصل توسط آنالیزهای FTIR، SEM، EDX، XRD و BET بررسی شد. بر اساس رویکرد RSM در شرایط بارگذاری کاتالیست 4 میلی گرم، pH=3 و مقدار H2O2 2/0 میلی لیتر به مدت 60 دقیقه تحت تابش 25 وات، حداکثر راندمان حذف رنگ RR120 97/99 درصد است. در ادامه فوتوکاتالیست سنتز شده در آزمایشات تخریب مورد استفاده قرار گرفت و اثر پارامترهایی همچون pH، غلظت، میزان بارگذاری کاتالیست، توان تابش و مقدار H2O2 در حذف رنگ قرمز واکنشی 120 (RR120) توسط روش پاسخ سطح بررسی شد. نتایج نشان داد راندمان حذف رنگ RR120 با کاهش میزان بارگذاری کاتالیست از 20 به حدود 4 میلی گرم بهبود می‌یابد ومقدار بهینه بارگذاری کاتالیست،5/4 میلی گرم تعیین شد. بررسی اثر pH نشان داد که بیشترین درصد حذف رنگ مورد نظر در pH اسیدی (pH=3) مشاهده می‌شود. بررسی تأثیر مقدار H2O2نشان داد که راندمان حذف رنگ RR120 با کاهش مقدار H2O2 از 8/0 به حدود 2/0 میلی لیتر افزایش می‌یابد ومقدار بهینه H2O223/0 میلی لیتر تعیین شد. همچنین درصد حذف رنگ RR120 با افزایش توانتابشافزایش می‌یابد به طوری که یک لامپ UV با توان 27 وات باعث حذف 90 درصد رنگ RR120 شد در حالی که توان‌های 17 وات و 8 وات به ترتیب 65 و 30 درصد رنگ RR120 را حذف کردند. در ادامه سینیتیک و ایزوترم حذف رنگ بررسی شد. مطالعات سینتیکی نشان دادند که سینتیک فرآیند حذف از مدل شبه درجه اول پیروی می‌کند. بر اساس داده‌های سینتیکی بیشترین درصد حذف رنگ مربوط به غلظت ppm5 می‌باشد. نتایج داده-های تعادلی نیز نشان داد که ایزوترم حذف رنگ از مدل لانگمیر پیروی می‌کند. بر اساس داده‌های تعادلی حاصل، حداکثر ظرفیت حذف برای رنگ RR120 توسط نانوکاتالیست اکسید روی-سریم/زئولیت 13X 768/5 میلی گرم بر گرم است. در بررسی قابلیت بازیابی مجدد کاتالیست، نتایج نشان داد نانوکاتالیست اکسید روی-سریم/زئولیت 13X قابلیت بازیابی مجدد را دارا می‌باشد به طوری که درصد حذف رنگ RR120 تنها 5/5 درصد پس از 5 دور کاهش می‌یابد که این میزان کاهش از 37/97 به 87/91 درصد می‌باشد.