ساخت فتوکاتالیست جدید برای حذف آلاینده‌های سرطان‌زا از آب شرب

به گزارش خبرگزاری دانا از روابط عمومی واحد علوم و تحقیقات مهسا برنایی با بیان اینکه این دستاورد در جلوگیری از انتشار پساب‌های آلوده به محیط‌زیست بسیار موثر است، گفت: ساخت فتوکاتالیست نانوکامپوزیت ذرات مغناطیسی اکسیدآهن (Fe3O4) با اکسید گرافن آلاییده با نیتروژن به‌ منظور تجزیه پایرن راه‌حلی برای تجزیه‌آروماتیک‌ها و آلاینده‌های سفره‌های آب‌های زیرزمینی، رودخانه‌ها و دریاچه‌ها با بهره‌گیری از فناوری نانو و نانوکامپوزیت مغناطیسی با خاصیت فتوکاتالیستی است.
این محقق واحد علوم و تحقیقات با بیان اینکه این کار تحقیقاتی با راهنمایی و مشاوره دکتر سلیمه کیمیاگر، دکتر همایون احمد پناهی و دکتر امیر حیدری نسب صورت گرفت، افزود: آلودگی سفره‌های آب‌های زیرزمینی و رودخانه و دریاچه ها در برخی شهرستان های کشور حاکی از آلودگی این آب ها توسط آروماتیک هاست که این آروماتیک‌ها از چاه نفتی به سفره آب‌های زیرزمینی نفوذ کرده است.
وی ادامه داد: تحقیقات نشان داد وجود این آروماتیک ها باعث بروز مشکلاتی برای مردم مناطق مورد مطالعه شده است. برای مثال به دنیا آمدن نوزادانی با مشکلات جسمی و همچنین شیوع بیماری سرطان، از عواقب استفاده از این آب های آلوده بوده است.
برنایی با بیان اینکه یافتن راه حلی برای تجزیه این آروماتیک ها و آلاینده ها با روش هایی ساده و کم هزینه، کمک بزرگی به ساکنان این مناطق خواهد بود، افزود: کار تحقیقاتی با عنوان ساخت فتوکاتالیست کامپوزیت نانوذرات مغناطیسی اکسیدآهن
(Fe3O4) با اکسید گرافن آلاییده با نیتروژن به منظور تجزیه پایرن در واحد علوم و تحقیقات صورت گرفت.
مجری این تحقیق ادامه داد: در این تحقیق، با استفاده از نانوکامپوزیت ذرات مغناطیسی اکسیدآهن و اکسیدگرافن آلاییده با نیتروژن به‌ عنوان جاذب به روش ساده و کم هزینه شیمیایی، در حضور نور مرئی (لامپ¬گازی 250 وات) و پرتودهی در معرض نور خورشید، عملکرد فتوکاتالیستی جاذب در تجزیه و حذف ترکیب آروماتیکی پایرن محلول در محیط های آبی، بررسی شد.
وی با اشاره به اینکه ذرات مغناطیسی اکسیدآهن به دلیل خواص منحصربه فرد به عنوان پایه اولیه نانوکامپوزیت مطلوب، برای استفاده در مصارف تجزیه و حذف آلاینده انتخاب شدند، ادامه داد: برای سنتز این ذرات از روش هم‌رسوبی استفاده شد که روشی ساده و کم هزینه است.
برنایی تاکید کرد: این آزمایش با میزان کمی از دوز جاذب، جذب بالایی داشت. اکسیدگرافن آلاییده با نیتروژن در این ترکیب تعداد الکترون-حفره را افزایش و در نتیجه خواص فتوکاتالیستی را بهتر کرد. همچنین گاف انرژی کاهش یافت؛ در نتیجه محدوده نوری از فرابنفش به محدوده نور مرئی انتقال یافت. بنابراین به جای نور فرابنفش از نور خورشید و نور لامپ های معمولی استفاده شد. حضور نانوذرات مغناطیسی اکسیدآهن به هنگام سنتز نانوکامپوزیت، به دلیل خاصیت مغناطیسی، سطح ویژه بالا، اندازه ذرات کوچک، جداسازی نهایی توسط میدان های مغناطیسی را امکان‌پذیر کرد.
به گفته وی این نانوکامپوزیت با این ترکیبات سازنده، برای اولین بار ساخته شده و شیوه ترکیب مواد در ساخت این کامپوزیت کاملاً جدید و نوآورانه بوده است. پس از انجام آزمایشات مربوطه در محیط‌های آبی مختلف با در نظرگرفتن مقادیر بهینه عوامل موثر (pH، زمان، میزان دوز جاذب، طول موج های مختلف نوری و سختی های متفاوت آب) دریافتیم فتوکاتالیست نانوکامپوزیت مغناطیسی سنتز شده، قابلیت جذب و حذف آلاینده پایرن را در محیط های آبی مختلف دارد.
به گفته مجری این طرح تحقیقاتی آزمایش ها نشان داد هر چه سختی و شوری آب بیشتر می‌شود راندمان تجزیه و حذف آلاینده کاهش پیدا می کند و بیشترین عملکرد فتوکاتالیستی نانوکامپوزیت برای تجزیه و حذف ترکیب آروماتیکی پایرن از محیط های آبی در شرایط بهینه و تحت تابش پرتو نور مرئی در pH اسیدی برابر 3 و غلظت 30 میلی گرم درمیلی لیتر (ppm) جاذب، به 2/93 درصد در مدت زمان 180 دقیقه، رسید. بدیهی است بیشترین بازده حذف آلاینده را در بین نمونه آب های آزمایش شده می توان به آب مقطر با کمترین میزان سختی و کمترین بازده حذف آلاینده را به آب دریای خزر به علت سختی زیاد، شوری و وجود انواع املاح و ناخالصی‌های موجود در این آب های سخت، نسبت داد.
برنایی ادامه داد: بنابراین، نانوکامپوزیت سنتز شده به عنوان یک جاذب مناسب قابلیت استفاده برای جذب، تخریب و حذف آلاینده پایرن از محیط های آبی را دارد و عملکرد فتوکاتالیستی خوبی نشان داده است.