چکیده: فرآیندهای اکسایش پیشرفته به عنوان تکنیک های کارآمد در تصفیه ی آلایندهای آلی در محیط های آبی شناخته شده اند. هدف اصلی در این پروژه طراحی و بکارگیری شکل های ترکیبی گوناگون از این فرآیندها به منظور تقویت بازده می باشد. یک ماده ی آلی به نام رنگزای دایرکت رد 16 (dr16) به دلیل حضور زیاد در پساب های صنعتی، به عنوان آلاینده ی هدف (الگو) انتخاب و کارآیی فرآیندهای مختلف بر اساس میزان حذف آن ارزیابی شد. فصل دوم این رساله در ارتباط است با یک فرآیند اکسایش پیشرفته ترکیبی همگن، که از طریق بکارگیری همزمان دو فرآیند فنتونی و فوتو- پرسولفات شکل گرفته است. بدین منظور، ابتدا عملکرد هر یک از این دو فرآیند مطالعه و شرایط بهینه مشخص گردیده است. همچنین، در هر مورد، از شبکه ی عصبی مصنوعی جهت مدل سازی و شبیه سازی اثر پارامترهای عملیاتی مهم استفاده شده است. سپس تحت یک شرایط ملایم عملیاتی، دو فرآیند تلفیق شدند که?منجر به نتایج خوبی در حذف آلاینده الگو گردیده است. در ادامه، طراحی و بکارگیری یک فرآیند اکسایش پیشرفته ترکیبی ناهمگن مد نظر قرار گرفت. از دو فرآیند ?uv/tio2و ?uv/h2o2در این زمینه استفاده شد. بدلیل اینکه فرآیندهای ناهمگن کاتالیزوری جهت پیشرفت مناسب به شرایط خاصی نیاز دارند؛ یک واکنشگاه نوری مجهز به لایه نازک ریزشی محلول بر روی منبع تابشی طراحی و استفاده شده است. برای این فرآیند، پارامترهای عملیاتی بهینه گردیده، مطالعات سینتیکی انجام شده و همچنین سنجش مصرف انرژی صورت پذیرفته است. نتایج بدست آمده نشان داد با اینکه بازده رنگبری فرآیند ترکیبی نسبت به بازده فرآیند فوتو-شیمیایی خیلی بیشتر نیست، ولی اثرگذاری آن بر افزایش بازده تخریب آروماتیک ها قابل توجه می باشد. نتایج مربوط به این بخش با توضیحات تفصیلی آن در فصل سوم آورده شده است. فصل چهارم در باره یک فرآیند اکسایش پیشرفته ناهمگن (uv/tio2) حمایت شده با امواج فراصوت می باشد. بنا به اهمیت ساخت و بکارگیری نانو فوتو-کاتالیست ها، نانو ذرات تیتانیا با ساختار کریستالی آناتاز و با اندازه متوسط 6/11 نانومتر به روش سنتز شیمیایی بخار تهیه گردیده است. همچنین یک واکنشگاه نوری با قابلیت انتشار امواج فراصوت به محیط واکنشی طراحی و ساخته شده است. روش طراحی مرکب مرکزی (ccd) جهت مدل سازی و بهینه سازی فرآیند بکار رفته است. دریافت گردید که حمایت از فرآیند فوتو-کاتالیزوری توسط امواج فراصوت، نقش مهمی در بهبود بازده فرآیند دارد.

در این کار اثر جایگزین شدن اتمهای گالیوم-آرسنیک و نیز جذب مولکول کربن مونوکسید بر پارامترهای ساختاری و الکترونی نانولوله بورفسفید مورد مطالعه قرار گرفته است.در این راستا رزونانس مغناطیس هسته ای، رزونانس چهارقطبی هسته ای، ساختارهای هومو-لومو و توصیفگرهای مولکولی کوانتومی مانند سختی، پتانسیل شیمیایی، الکترونخواهی و الکترونگاتیویته بررسی شد. در فصل دوم و سوم ساختار نانولولههای بورفسفید آرمچیر (4و4)، (5و5) و (6و6) و نانولولههای زیگزاگ (0و8)، (0و10) و (0و12) با استفاده از تئوری تابع چگالی و روش b3lyp مجموعه پایهای 6-31g* بهینه شده اند. نتایج بررسی ها در فصل های دوم و سوم نشان داد که با جایگزین شدن اتمهای گالیوم-آرسنیک به جای اتمهای بور و فسفر، طول پیوندهای اطراف مرکز جایگزینی افزایش و زاویه پیوند کاهش می یابد و پارامترهای csi به علت الکترون دهندگی گالیوم-آرسنیک افزایش یافته است. بررسی انرژی اوربیتالهای هومو-لومو مشخص نمود که،گاف انرژی بین این اوربیتال ها در نانولوله بورفسفید آرمچیر (5و5) و زیگزاگ (0و12) با جایگزین شدن اتمهای گالیوم-آرسنیک کاهش یافته است، که منجربه افزایش رسانایی می گردد.در فصل چهارم برهمکنش کربن مونوکسید بر سطح درونی و بیرونی نانولوله بورفسفید (در حضور و عدم حضور گالیوم-آرسنیک) در حالتهای مختلف شدن مطالعه شد. نتایج نشان داد که انرژی برهمکنش کربن مونوکسید با سطح نانو.لوله بورفسفید گرماده و گرماگیر است و جایگزین شدن اتم های گالیوم-آرسنیک سبب شد که، برهمکنش کربن مونوکسید برروی سطح نانولوله مطلوبتر گردد.