در این کار پژوهشی نانوذرات لپیدوکروسیت (γ-feooh) با استفاده از سولفات آهن (ii) بعنوان پیش ماده سنتز شدند و اثر مقدار پیش ماده و زمان سنتز بر روی اندازه ذرات سنتز شده بررسی گردید. با کاهش زمان و مقدار پیش ماده اندازه ذرات سنتز شده کوچکتر شد. مشخصات ساختاری نانوذرات سنتز شده توسط پراش اشعه x (xrd)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، مادون قرمز تبدیل فوریه (ftir)، جذب سطحی نیتروژن و ph نقطه بدون بار (phzpc) شناسایی شد. آنالیزهای tem، xrd و ftir تایید کننده سنتز نانوذرات لپیدوکروسیت بودند. مساحت سطح و phzpc ذرات سنتر شده به ترتیب برابر m2 g-1 68/1 و 4/8 بودند. امکان استفاده از لپیدوکروسیت سنتز شده در فرآیند جذب سطحی بررسی شد. ترکیب رنگزای متال کمپلکس لاناکرون قهوه ای اس- جی ال (lbs-gl) بعنوان آلاینده مدل انتخاب گردید. اثر مقدار لپیدوکروسیت، ph، دما و زمان تماس بین جاذب و جذب شونده بر روی فرآیند جذب سطحی با استفاده از روش رویه پاسخ (rsm) بررسی شد و فرآیند بهینه سازی و مدلسازی گردید. مقدار نانوذرات لپیدوکروسیت، ph، دما و زمان تماس به ترتیب g 0/015، 3/5، oc 38 و min 100 بعنوان سطوح بهینه شناسایی شدند. مدل های ایزوترمی و سینتیکی فرآیند جذب سطحی در شرایط بهینه تعین شدند. نتایج ایزوترمی جذب سطحی تطابق بیشتری با مدل لانگمویر داشت و بیشینه ظرفیت جذب سطحی بر اساس این مدل برابر mg g-528/211 بود. فرآیند جذب سطحی از مدل سینتیکی شبه درجه دوم تبعیت کرد. علاوه بر این اثر ph بر روی واجذب lbs-gl بررسی شد. راندمان واجذب lbs-gl در phهای بالا قابل توجه بود. این مطالعه حاکی از ظرفیت زیاد جذب و واجذب نانولپیدوکروسیت در حذف lbs-gl می باشد. همچنین افزایش ph یک روش خوب برای احیای لپیدوکروسیت مصرف شده است که مصرف صنعتی این ترکیب را تسهیل می نماید. قابلیت فتوکاتالیستی نانوذرات لپیدوکروسیت بررسی شد. برای این منظور حذف آلاینده آموکسی سیلین (amx) توسط فرآیند γ-feooh/h2o2/uv بعنوان فرآیند شبه فتو فنتون مورد بررسی قرار گرفت و با روش rsm بهینه سازی شد. شرایط بهینه عبارتند از غلظت اولیه amx برابر با mg l-1 10 و غلظت اولیهh2o2 برابر با mm 1/76 در ph 2 تحت تابش اشعه ماوراء بنفش به مدت min 120. یک مدل سینتیکی جدید بر اساس مکانیسم کلی فرآیند شبه فتون فنتون برای تخریب amx پیشنهاد گردید. بر اساس این مدل، ثابت سرعت واکنش بین amx و رادیکال هیدروکسیل برابر m-1s-1 4/55×105 می باشد. در نهایت نانولپیدوکروسیت فعالیت کاتالیزوری خوبی حتی پس از چهار چرخه تخریب پشت سر هم amx از خود نشان داد. در آخرین بخش از این کار، نانوذرات لپیدوکروسیت در سطح کربن فعال گرانولی تثبیت شده و استفاده از کامپوزیت کربن فعال-نانولپیدوکروسیت (γ-feooh-gac) در رنگزدایی فاضلاب نساجی حاوی راکتیو نارنجی 29 (ro29) در حضور h2o2 و تابش uv مورد بررسی قرار گرفت. این فرآیند در یک راکتور پیوسته همزن دار انجام شد. اثر نرخ جریان فاضلاب، غلظت h2o2 و ph در فرآیند رنگزدائی با استفاده از rsm مورد مطالعه قرار گرفت. شرایط بهینه دبی جریان ml min-1 1/98، غلظت h2o2 برابر با mm 3/25 و ph اولیه برابر 1/98 بود. مقایسه توانایی فرآیند γ-feooh-gac/h2o2/uv در شرایط مطلوب در رنگزدائی فاضلاب با فرآیندهای uv، γ-feooh-gac/uv، γ-feooh-gac/h2o2،γ-feooh-gac ، h2o2/uv نشان داد که فرآیند γ-feooh-gac/h2o2/uv بسیار موثرتر از دیگر فرآیند های مورد بررسی است.

صنعت نساجی به علت مصرف مواد شیمیایی بسیار، یکی از آلوده کننده ها¬ی اصلی محیط زیست بشمار می¬رود. در این صنعت مقدار قابل توجهی آب مصرف می¬شود و به این ترتیب حجم زیادی پساب رنگی تولید می¬گردد که حاوی ترکیبات آلی سمی و مقاوم به تجزیه هستند. با توجه به خطرات زیست محیطی این مواد رنگی حذف این ترکیبات از آب آلوده ضروری می¬باشد. از میان روش¬های متنوع حذف آلاینده¬های رنگی، روش جذب سطحی جزو بهترین فرایند¬ها برای حذف مواد آلی و معدنی می¬باشد. مونت موریلونیت به عنوان یک جاذب، یکی از گزینه¬های مطلوب برای استفاده در تصفیه آبها یا پسابهای آلوده به مواد شیمیایی می¬باشد. تهیه و استفاده از نانو ذرات مونت موریلونیت به دلیل زیادتر شدن مساحت سطح این ذرات با کوچکتر شدن ابعاد آنها، باعث افزایش توانایی جذب سطحی آن می¬گردد. استفاده از نانو ذرات با وجود داشتن مزیت فوق با مشکل جداسازی این مواد همراه است. یکی از کارهایی که برای برطرف کردن این مشکل می توان انجام داد، تثبیت نانوذرات مگنتیت بر روی آنها می باشد. با تهیه کامپوزیت نانو ذرات مگنتیت- مونت موریلونیت امکان جداسازی ساده جاذب مورد استفاده توسط میدان مغناطیسی خارجی امکان پذیر می¬شود. در تحقیق حاضر سطح مونت موریلونیت به منظور افزایش سطح ویژه و تخلخل ابتدا با اسید سولفوریک اصلاح شد و نانو ذرات مگنتیت به منظور جداسازی راحت و آسان جاذب مونت موریلونیت از محلول آبی بر روی آن تثبیت شدند، خصوصیات نانوکامپوزیت حاصل با استفاده از آنالیزهایftir، xrd و sem مطالعه شد. جهت تعیین کامپوزیت بهینه، نسبت های مختلفی از کامپوزیت m/mmt (1/1، 2/1، 3/1، 4/1) سنتزشد وکامپوزیت با نسبت 2/1 به عنوان کامپوزیت بهینه در تمامی مراحل آزمایش استفاده شد. در نهایت حذف آلاینده¬ رنگزای اسیدسیاه 168 از محلول آبی آن با نانوکامپوزیت فوق انجام شد و تاثیر عوامل موثر در این جذب سطحی مانند مقدار کامپوزیت مصرفی، دمای محلول، ph و زمان تماس کامپوزیت با ماده رنگزای اسید¬سیاه 168بررسی شد. نتایج نشان داد که راندمان جذب¬سطحی رنگ با افزایش دما، کاهش ph و در مقادیر نانوکامپوزیت بیشتر افزایش می¬یابد. همچنین، جذب¬سطحی ماده رنگزای اسید¬سیاه168توسط نانوکامپوزیت fe3o4 : mmt، با استفاده از روش رویه¬ی پاسخ مدل¬سازی و بهینه¬سازی شد، شرایط بهینه بدست آمده برای این پارامتر ها برابر با دمای oc40، 3 ph=، 1g/0m= و زمان تماس min 96 بود. سینتیک و ایزوترم واکنش جذب¬سطحی در شرایط بهینه دمایی، ph و مقدار جاذب بررسی شد. نتایج نشان داد که فرآیند جذب سطحی از مدل سینتیکی درجه ¬دوم و ایزوترم لانگمویر پیروی می¬کند.

در کار پژوهشی حاضر از فرآیندهای فنتون هتروژن و سونوکاتالیستی هتروژن در حضور کاتالیست مگنتیت طبیعی جهت حذف ماده¬ی رنگزای آبی بازی 3 (bb3) به عنوان مدلی از آلاینده¬ی موجود در محلول¬های آبی استفاده شده است. در قسمت اول پروژه، میکروذرات مگنتیت¬ طبیعی تهیه شده از معدن شهر سراب، استان آذربایجان شرقی توسط فرآوری پلاسما به روش تخلیه تابان با گاز نیتروژن به نانوساختارهای مگنتیت تبدیل گردید. مشخصات مگنتیت طبیعی و نمونه اصلاح شده با پلاسما با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، اسپکتروسکوپی فوتوالکترون اشعه x (xps)، پراش اشعه x (xrd)، جذب/واجذبی نیتروژن، مادون قرمز تبدیل فوریه (ft-ir) و همچنین ph نقطه¬ بدون بار (phpzc) آنالیز شد. تصاویر sem نشان داد که تحت فرآوری پلاسما ساختار مگنتیت طبیعی از میکروذرات به نانوساختارهای با قطر و طول به ترتیب nm50-10 و nm200-100 تبدیل شده است. نتایج بدست آمده از آنالیز xrd نشان داد که تحت فرآوری پلاسما هیچگونه تغییری در ساختار کریستالی مگنتیت ایجاد نشده است. همچنین داده¬های به دست آمده از آنالیز جذب/واجذبی نیتروژن نشان داد که مساحت سطح ویژه از m2/g 65/7 برای مگنتیت¬ طبیعی به m2/g81/9 برای نانوساختارهای مگنتیت افزایش یافته است. بر اساس نتایج آنالیز xps، در اثر فرآوری مگنتیت به روش تخلیه تابان با گاز نیتروژن ترکیب شیمیایی این ترکیب تغییر نکرده است. در قسمت دوم پروژه از نانوساختارهای مگنتیت به دست آمده به عنوان کاتالیست در فرآیند فنتون هتروژن استفاده گردید. تاثیر عوامل موثر مانند غلظت کاتالیست، غلظت اولیه ماده رنگزا، غلظت هیدروژن پراکسید و ph اولیه محلول بر راندمان رنگزدائی bb3 بررسی گردید. مقادیر بهینه برای مقدار کاتالیست، غلظت اولیه bb3، غلظت هیدروژن پراکسید و ph اولیه محلول به ترتیب g/l 2، mg/l 10 و mm 3 و 5 بود. راندمان رنگزدائی طی فرآیند فنتون هتروژن پس از 120 دقیقه در حضور کاتالیست طبیعی و اصلاح شده با پلاسما به ترتیب 45 و %98 بود. در قسمت سوم پروژه حاضر عملکرد کاتالیستی نانوساختارهای مگنتیت در فرآیند سونو کاتالیستی هتروژن بررسی شد. در این قسمت نیز تاثیر پارامترهای عملیاتی غلظت کاتالیست، غلظت اولیه ماده رنگزا، حضور نمک¬های مختلف، قدرت التراسونیک و ph اولیه محلول بر راندمان رنگزدائی آبی بازی 3 بررسی گردید. برای شناسایی محصولات حدواسط تولید شده در طی فرآیند تخریب سونوکاتالیستی از آنالیز کروماتوگرافی گازی-اسپکتروسکوپی جرمی (gc-ms) استفاده شد. مقادیر بهینه برای مقدار کاتالیست، غلظت اولیه bb3 و ph اولیه محلول به ترتیب g/l 75/0، mg/l 10 و 5 بود. با افزایش شدت توان التراسونیک کارایی فرآیند افزایش یافت. راندمان رنگزدائی در فرآیند سونوکاتالیستی هتروژن پس از 90 دقیقه با استفاده از کاتالیست اصلاح شده با پلاسما %98 و برای کاتالیست طبیعی %61 بدست آمد.

از میان فرآیندهای اکسایش پیشرفته برای حذف آلاینده های آلی مقاوم، فرآیند فنتون هموژن با استفاده از یون-های fe2+ و fe3+ به عنوان کاتالیست در حضور هیدروژن پراکسید، به دلیل تولید رادیکال های هیدروکسیل و حذف انواع متنوعی از ترکیبات آلی توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. ولی با توجه به معایبی از قبیل استفاده از نمک های آهن به مقدار زیاد و انباشته شدن لجن های آهن باقیمانده از فرآیند که جداسازی آن ها مشکل می باشد و همچنین غیرفعال سازی کاتالیست توسط بعضی معرف ها مانند یون های فسفات، کاربرد صنعتی این فرآیند محدود شده است. برای رفع این محدودیت ها می توان از کاتالیست های جامد اصلاح شده با یون های آهن و یا از کانی ها و خاک های آهن دار در واکنش فنتون هتروژن استفاده کرد. در این میان، خاک لاتریت با دارا بودن اکسیدآهن سه ظرفیتی، کاتالیست موثری برای واکنش فنتون هتروژن محسوب می شود. فراوانی و ارزان قیمت بودن از جمله مزایای بکارگیری لاتریت می باشد. از طرف دیگر لاتریت با توجه با اینکه در زیر مجموعه خاک ها قرار می گیرد، دارای ساختار لایه ای، متخلخل و مزوحفره می باشد. مواد مزو حفره دارای حفراتی با قطر 50-2 نانومتر می باشند. استفاده از مواد با ساختار لایه ای و نانوحفره در فرآیند فنتون هتروژن باعث توزیع بهتر ذرات کاتالیست و کاهش مقاومت در انتقال جرم به سطح کاتالیست می شود. این امر باعث افزایش سرعت، کارایی فرآیند و کاهش هزینه های عملیاتی می گردد. در این کار پژوهشی کاربرد لاتریت بعنوان کاتالیست نانوحفره در فرآیندهای مختلف از قبیل فنتون هتروژن و فتوفنتون هتروژن جهت حذف ماده ی آلاینده ی قرمز اسیدی 17 بررسی شده است. برای تعیین مشخصات فیزیکی و شیمیایی لاتریت مورد استفاده با ساختار نانوحفره، از آنالیزهایxrd ،ft-ir ، betو تصاویر sem استفاده گردید. به منظور بهینه سازی فرآیند مذکور تاثیر پارامترهای عملیاتی مانند ph اولیه محلول، غلظت اولیه ماده رنگزا، غلظت اولیه کاتالیست، مدت زمان انجام فرآیند و غلظت اولیه هیدروژن پراکسید بر میزان رنگزدایی بررسی شده است. از مدل سینتیکی لانگموییر-هینشلوود جهت بررسی سینتیک فرآیند مذکور استفاده گردیده است.

فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته الکتروشیمیایی به عنوان یکی از کاراترین تکنولوژی ها، برای تصفیه آلاینده های آلی از محلول های آبی توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. از جمله عوامل تاثیر گذار بر بازده این فرآیندها روش تهیه، نوع و ساختار مواد آندی می باشند. هدف اصلی این پروژه کاربرد تکنیک لایه نشانی الکتروفورتیک (epd) برای اصلاح الکترودهای بر پایه تیتانیم و استیل ضد زنگ با نانو مواد و استفاده از آنها برای تصفیه انواع مواد آلی اسید قرمز 33(ar33)، راکتیو اورنج 7(ro7)، مترونیدازول و پساب کارخانه الوان ثابت (همدان) با استفاده از فرآیندهای الکترولیز، انعقاد الکتریکی، ازوناسیون و فتوالکتروکاتالیست می باشد. در این پروژه، الکترودهای تیتانیم و استیل ضد زنگ پوشش داده شده با نانو لوله های کربنی چند دیواره ((mwcnts/ti) و (mwcnts/ss))، کامپوزیت نانو لوله های کربنی چند دیواره – دی اکسید تیتانیم (mwcnts-tio2/ti) و نانو ذرات دی اکسید قلع ((sno2/ti)، (sno2/ss) و با روش لایه نشانی الکتروفورتیک تهیه شدند. کارایی آند mwcnts/ti برای حذف رنگزای ar33 ارزیابی شد و راندمان بالایی برای حذف ar33 (90%) با استفاده از دانسیته جریان ma/cm2 5/5، غلظت g/l 1 کلرید سدیم و 10=ph در مدت زمان 60 دقیقه بدست آمد. فعالیت الکتروکاتالیستی mwcnts-tio2/ti از طریق تخریب ar33 به عنوان آلاینده نمونه بررسی شد. 98% حذف رنگ و 66/41% معدنی سازی رنگزا بعد از 60 دقیقه تصفیه فتوالکتروکاتالیستی با الکترود mwcnts-tio2/ti و دانسیته جریان ma/cm2 5/7 و 2/5=ph بدست آمد. بهینه سازی و مدل سازی فرآیند الکتروشیمیایی با الکترود sno2/ti به عنوان آند برای حذف رنگزاهای ar33 و ro7 از طریق روش پاسخ سطح و طراحی مرکب مرکزی انجام شد. در مقدار بهینه پارامترهای عملیاتی بازده بالایی از حذف رنگ (90%) برای محلول رنگی حاوی ar33 یا ro7 بدست آمد. رنگزدایی و تخریب پساب کارخانه الوان ثابت با استفاده از فرآیند الکتروشیمیایی و الکترود mwcnts/ss بررسی شد. در شرایط بهینه بیشینه بازده حذف رنگ (2/91%)در مدت 50 دقیقه بدست آمد و بازده حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی به 2/65% بعد از 60 دقیقه کاهش یافت. همچنین تخریب مترونیدازول با روش الکتروشیمیایی بر اساس آند mwcnts/ss و روش پاسخ سطح بهینه سازی شد. در شرایط بهینه بازده حذف مترونیدازول و cod به ترتیب 1/85% و 48/34% بدست آمدند.

فعالیت انسان در عرصه¬های مختلف شهری، کشاورزی و یا صنعتی، ایجاد پسماند¬هایی با ترکیبات متنوع می¬کند. پساب¬ها منجر به آلوده شدن منابع غذایی و آبی می¬شوند و همچنین محیط بسیار مساعدی برای رشد انواع مختلف میکروارگانیسم¬های بیماری زا ایجاد می¬نمایند. در حال حاضر مواد آلی و غیرآلی ناشی از صنایع مختلف به میزان نسبتا زیادی در پساب¬ها رهاسازی می¬شوند. در صورتی که این مواد به چرخه غذایی انسان و یا حیوانات وارد گردند، ممکن است آثار جهش¬زایی و یا حتی سرطان¬زایی را به دنبال داشته باشند. مواد رنگزای سنتتیک، گروهی از آلاینده¬ها هستند که بطور گسترده در صنایع نساجی، چاپ و رنگرزی مورد استفاده قرار می¬گیرند. تخلیه فاضلاب¬های رنگی حاصل از عملکرد صنایع نساجی به منابع آبی، منجر به کاهش نفوذ نور خورشید و اختلال در عملکرد اکوسیستم¬های آبی می¬شود. تخمین زده می¬شود که در سراسر جهان هر ساله 280000 تن مواد رنگزا در فاضلاب¬ها آزاد می¬شوند. روش¬های سنتی تصفیه پساب¬هایی که حاوی مواد رنگزای سنتتیک هستند، به خاطر پایداری شیمیایی این آلاینده¬ها غیر موثر می¬باشد. لذا در سال¬های اخیر تجزیه زیستی با استفاده از میکرو و ماکروارگانیسم¬های مختلف به عنوان روش مناسب برای حذف آلاینده¬ها اعم از آلی و غیر آلی مورد توجه قرار گرفته است. بررسی حذف زیستی ماده ی رنگزا راکتیو سبز 19 توسط جلبک پرسلولی شارا اساس پژوهش حاضر است. همچنین تأثیر عواملی نظیر دما،ph ، غلظت اولیه ماده ی رنگزا و وزن جلبک بر کارایی فرایند تصفیه زیستی ماده ی رنگزا مورد بررسی قرار گرفت و طبق نتایج بدست آمده ph بهینه جهت حذف زیستی راکتیو سبز19، ph اسیدی بود و در دمای ?c25 کارایی تجزیه ی زیستی افزایش یافت. همچنین افزایش مقدار جلبک و غلظت ماده ی رنگزا موجب افزایش تجزیه ی زیستی توسط جلبک شارا گردید. ماده ی رنگزا موجب کاهش در میزان رشد جلبک شارا شد. میزان رنگیزه¬های فتوسنتزی تحت تیمار ماده¬ی رنگزا در جلبک مورد مطالعه کاهش یافت. در ضمن در جهت بررسی تنش اکسیداتیو ناشی از مواد رنگزا، سنجش آنزیم¬های آنتی اکسیدان نظیر کاتالاز، پراکسیداز و میزان فعالیت مالون دی آلدئید مد نظر قرار گرفتند. نتایج بیانگر افزایش فعالیت آنزیم پراکسیداز و کاهش فعالیت آنزیم کاتالاز و همچنین افزایش مالون دی¬آلدئید و فنل تام بود. از آزمایشات تکرار پذیری به منظور بررسی توانایی جلبک در حذف متوالی ماده رنگزا مورد استفاده قرار گرفت.

در بخش اول پروژه حاضر، فرآیند فتوالکتروشیمیایی با استفاده از کاتد نانولوله¬های کربنی-پلی تترافلوئورواتیلن (ptfe) و آند تیتانیم روتنیم اکسید (tiruo2) برای تخریب ماده رنگزای آبی مستقیم 129 مورد بررسی قرار گرفته است. در تهیه کاتد مذکور، نانولوله¬های کربنی با قطر داخلی nm 5-3، قطر خارجی nm 15-8 و دارای مساحت سطح ویژه m2/g 233، با استفاده از پلی تترافلوئورواتیلن بر روی ورق کربنی تثبیت و این امر با استفاده از آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) بررسی و تأیید گردید و برای محاسبه اندازه نانولوله¬های کربنی از میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) استفاده شد. برای افزایش کارائی تصفیه یا رنگ¬زدایی محلول¬های آبی، تلفیقی از فرآیند اکسایش فتوشیمیایی (uv/h2o2) و فرآیند اکسایش آندی با استفاده از الکترود تیتانیم روتنیم اکسید و الکترود حاوی نانولوله¬های کربنی در یک سیستم با جریان چرخشی استفاده شد. برای مقایسه کارائی فرآیندهای فوتولیز مستقیم، اکسایش الکتروشیمیایی و اکسایش فتوالکتروشیمیایی، راندمان تخریب آبی مستقیم 129 در شرایط عملیاتی یکسان توسط فرآیندهای مذکور بررسی گردید و نتایج نشان داد که بعد از گذشت مدت زمان 90 دقیقه از فرآیند 29/29% برای فرآیند فتولیز مستقیم، 19/37% برای فرآیند اکسایش الکتروشیمیایی و 03/92% برای فرآیند اکسایش فتوالکتروشیمیایی حذف ماده رنگزا صورت گرفته است. در نتیجه فرآیند اکسایش فتوالکتروشیمیایی بیشترین راندمان را دارد و از این فرآیند در تخریب آبی مستقیم 129 استفاده می¬شود. علاوه بر این، هم¬افزایی بالا 69/0 برای فرآیند فتوالکتروشیمیایی محاسبه شد که اثر تلفیقی بالای فرآیند¬ اکسایش فتوشیمیایی (uv/h2o2) و فرآیند اکسایش الکتروشیمیایی را نشان می¬دهد. انرژی الکتریکی مصرف شده در هر دوره به طور قابل توجهی از 60/121 برای فرآیند الکتروشیمیایی به kwh m-3 order-1 26/39 برای فرآیند فتوالکتروشیمیایی کاهش می¬یابد که 1/3 برابر کمتر می¬شود. این نتایج نیز نشان داد کاهش قابل توجهی در برق مورد نیاز توسط سیستم فتوالکتروشیمیایی تلفیقی صورت می¬گیرد. در ادامه، تأثیر پارامترهای عملیاتی مانند شدت جریان الکتریکی، ph اولیه محلول، غلظت اولیه ماده رنگزا، حضور و یا عدم حضور نور uv، شدت جریان حجمی پساب (flow)، در فرآیند تصفیه بررسی گردید. همچنین مقدار h2o2 تولید شده در سیستم الکتروشیمیایی مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که میزان تولید h2o2در سیستم الکتروشیمیایی در معرض نور uv کمتر از شرایط بدون uv است. ضریب همبستگی (r2) بالاتر از 99/0 در همه نمودارها نشان می¬دهد که فرآیند فتوالکتروشیمیایی از سینیتیک شبه مرتبه اول تبعیت می¬کند. سپس، تخریب و معدنی¬سازی ماده رنگزای آبی مستقیم 129 توسط فرآیند تلفیقی مذکور به وسیله اندازه¬گیری کل کربن آلی (toc) در شرایط بهینه، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که 36/93% از toc پس از 360 دقیقه از فرآیند تصفیه حذف شد. حدواسط¬های تولید شده در جریان تخریب ماده¬ی رنگزای آبی مستقیم 129 با استفاده از روش کروماتوگرافی گازی- اسپکتروسکوپی جرمی (gc-ms) شناسایی شد. در قسمت بعدی این کار پژوهشی، برای بررسی تأثیر ساختار شیمیایی مواد رنگزا روی راندمان فرآیند اکسایش فتوالکتروشیمیایی، حذف هفده نوع ماده رنگزا با گروه¬های عاملی مختلف بررسی گردید. نتایج گزارش شده برای راندمان رنگزدایی هفده ماده رنگزا در شرایط بهینه (غلظت اولیه مواد رنگزا mg/l30، شدت جریان a2/0، دبی جریان l/h 10 و زمان انجام فرآیند min40) نشان می¬دهد که راندمان رنگزدایی آبی اسیدی 5 از گروه تری آریل متان بیشتر از مواد رنگزای دیگر و دارای بالاترین ثابت سرعت شبه مرتبه اول می¬باشد و آبی راکتیو 21 که از گروه فتالوسیانین است دارای کمترین ثابت سرعت و کمترین راندمان رنگزدایی است. همچنین نتایج به دست آمده نشان داد که در فرآیند اکسایش فتوالکتروشیمیایی حضور گروه¬های الکترون دهنده در ساختار ماده رنگزا سرعت واکنش را افزایش داده و در مقابل وجود گروه¬های الکترون کشنده سرعت واکنش را کاهش می¬دهد. بنابراین ساختار شیمیایی مواد رنگزای آلی تأثیر قابل ملاحظه¬ای بر راندمان رنگزدایی دارد.

روش¬های مختلفی جهت حساس سازی کاتالیزورهای مورد استفاده در فرآیند اکسایش فوتوکاتالیزوری به نور مرئی وجود دارد. در این کار پژوهشی از روش دوپه با فلزات (لانتانیدها) جهت حساس سازی کاتالیزور zno به نور مرئی استفاده شده است. لذا در بخش اول پروژه حاضر، نانوذرات zno خالص و zno دوپه شده با لانتانید یوروپیوم (eu) به روش سونوشیمیایی سنتز و با آنالیزهای sem، xps، xrd و ft-ir شناسایی شده است. بر اساس تصاویر sem نانوذرات zno سنتز شده دارای شکل غیر یکنواخت بودند که ناشی از تجمع نانوذرات در حین فرآیند سنتز می¬باشد. ولی در مورد نانوذرات دوپه شده با لانتانیدها ذرات دارای شکل یکنواخت بودند. میانگین اندازه نانوذرات zno دوپه شده با eu 40-20 نانومتر به دست آمد. با توجه به طیف xrd بعد از دوپه کردن با یون¬های لانتانید، فقط پیک¬های مربوط به zno مشاهده می¬شود و پیک¬های مربوط به اکسید لانتانیدها و سایر ناخالصی¬ها مشاهده نمی¬شود، که تایید می¬کند یون¬های eu+3 به جای یون¬های zn+2 جایگزین شده¬اند. در ادامه از نانوذرات zno دوپه شده با eu جهت حذف ماده رنگزای قرمز اسیدی 17 در فرآیند اکسایش فوتوکاتالیزوری تحت تابش نور مرئی بهره گرفته شد. راندمان رنگزدایی قرمز اسیدی 17 در فرآیند فوتوکاتالیزوری با استفاده از نانوذرات zno خالص وzno دوپه شده با eu به ترتیب 24 و60 درصد به دست آمد. تاثیر پارامترهای عملیاتی مانند غلظت آلاینده، غلظت کاتالیزور، غلظت اکسید کننده پراکسی دی-سولفات و زمان انجام واکنش با استفاده از طراحی آزمایش به روش رویه پاسخ مورد بررسی قرار گرفت. شرایط بهینه به دست آمده با استفاده از روش رویه پاسخ برای متغیرهای غلظت قرمز اسیدی 17، غلظت کاتالیزور، غلظت اکسید کننده پراکسی دی سولفات و زمان انجام واکنش به ترتیب mg/l 5، g/l 1، mmol/l 2/0 و 150 دقیقه به دست آمد. در شرایط بهینه در حضور پراکسی دی سولفات میزان حذف ماده رنگزا در فرآیند فوتوکاتالیزوری 98 درصد به دست آمد. آنالیز واریانس(anova) ضریب همبستگی بالایی را برای مدل پیشنهاد شده نشان داد (935/0r2= و 965/0adjusted-r2=). در بخش دوم کار پژوهشی حاضر، نانوذرات دوپه شده با پرازودایمیوم (pr) سنتز و با آنالیزهای sem، xps، xrd و ft-ir شناسایی شدند. از نانوذرات zno دوپه شده با pr در فرآیند سونوکاتالیز جهت حذف ماده رنگزای قرمز اسیدی 17 بهره گرفته شد. تاثیر پارامترهای عملیاتی مانند غلظت ماده رنگزا، غلظت کاتالیزور، اثر ph اولیه محلول و توان حمام اولتراسونیک مورد بررسی قرار گرفت. شرایط بهینه بدست آمده در این بخش از آزمایش¬ها برای متغیرهای غلظت اولیه قرمز اسیدی 7، غلظت کاتالیزور، ph اولیه و توان حمام اولتراسونیک به ترتیب mg/l 10، g/l 1، 25/6ph= و w/l 200 به دست آمد. میزان حذف ماده رنگزا در شرایط بهینه با استفاده از فرآیند سونوکاتالیز 100 درصد به دست آمد. همچنین تاثیر بازدارنده¬های رادیکالی مختلف و مواد اکسید کننده شیمیایی بر راندمان فرآیند سونوکاتالیزوری تخریب قرمز اسیدی 17 مورد بررسی قرار گرفت. در بخش سوم و پایانی کار پژوهشی، نانوذرات zno دوپه شده با گادولونیوم (gd) سنتز و با آنالیزهای sem، xps، xrd و ft-ir شناسایی شدند و در فرآیند سونوکاتالیز جهت حذف ماده رنگزای نارنجی اسیدی 7 بهره گرفته شد. به منظور یافتن شرایط بهینه برای رنگزدایی همانند بخش دوم، تاثیر پارامترهای عملیاتی مانند غلظت ماده رنگزا، غلظت کاتالیزور، تاثیر ph اولیه محلول و توان حمام اولتراسونیک مورد بررسی قرار گرفت. شرایط بهینه بدست آمده در این بخش از آزمایش¬ها برای متغیرهای غلظت اولیه نارنجی اسیدی 7، غلظت کاتالیزور و ph اولیه به ترتیب mg/l 5، g/l 1، 4/6ph= و w/l 150 به دست آمد. میزان حذف ماده رنگزای نارنجی اسیدی 7 با استفاده از نانوذرات zno دوپه شده با gd در شرایط بهینه ذکر شده در فرآیند سونوکاتالیز 92 درصد به دست آمد. همچنین کاتالیزورهای سنتز شده دارای تکرارپذیری بالایی هستند به طوری که بعد از 4 بار استفاده تنها 7 درصد کاهش کارایی دارند. با استفاده از آنالیز gc-ms اقدام به شناسایی محصولات حد واسط در مسیر تخریب سونوکاتالیزوری ماده رنگزای نارنجی اسیدی 7 گردید.

روش های شیمیایی سنتز نانوساختارهای مگنتیت به دلیل هزینه ی بالای مواد اولیه، موجب محدودیت استفاده گسترده از آنها می شود. بنابراین، در کار پژوهشی حاضر میکروذرات مگنتیت طبیعی توسط فرآوری پلاسما به روش تخلیه تابان با گاز نیتروژن به نانوساختارهای مگنتیت تبدیل گردید تا به عنوان کاتالیست در فرآیند فنتون هتروژن استفاده گردد. برای تعیین مشخصات مگنتیت طبیعی و نانوساختار از آنالیزهایxrd ،bet ،ft-ir و تصاویر sem استفاده گردید. نتایج آنالیزهای انجام شده نشان دادند که ساختار کریستالی مگنتیت در برابر پلاسما پایدار بوده است، اما مساحت ویژه و مورفولوژی نانوساختارهای مگنتیت تحت فرآوری پلاسما در مقایسه با مگنتیت طبیعی تغییر کرده است. نتایج xrd نشان داد که اندازه ی ذرات مگنتیت طبیعی پس از فرآوری پلاسما کاهش یافته است. همچنین داده های به دست آمده از آنالیز bet نشان داد که سطح ویژه از m2/g 65/7 در مگنتیت طبیعی به m2/g82/9 در نانوساختارهای مگنتیت افزایش یافته است. نتایج حاصل از آنالیز sem تایید کرد که ذرات مگنتیت طبیعی که دارای سطح صاف است به نانوساختارهای مربوطه با میانگین پهنای 70-40 نانومتر و طول 300-100 نانومتر تبدیل شده است. با توجه به اینکه پساب صنایع نساجی معمولاً شامل مخلوط چندین آلاینده ی رنگزا مختلف می باشد، لزوم حذف مخلوط آلاینده ها ضروری به نظر می رسد. لذا در پروژه حاضر حذف مخلوطی از آلاینده های مواد رنگزای آبی بازی 3، قرمز بازی 46 و سبز مالاشیت توسط فرآیند فنتون هتروژن با استفاده از نانوساختارهای مگنتیت فرآوری شده با پلاسما بررسی گردید. بدلیل همپوشانی طیف جذبی این مواد رنگزا و عدم امکان اندازه گیری همزمان آنها با روش کالیبراسیون تک متغیره، از روش تفکیک چند متغیره-حداقل مربعات متناوب (mcr-als) برای اندازه گیری همزمان غلظت هر کدام از مواد رنگزا در مخلوط های مربوطه استفاده گردید. پس از اجرای روش مذکور پروفایل-های غلظتی و طیفی گونه های موجود در محلول بدست آمد. در ادامه از روش rsm برای مدلسازی و بهینه سازی فرآیند فنتون هتروژن استفاده شد و تأثیرات منفرد و متقابل متغیرهای مستقل فرآیند بر روی متغیر پاسخ (راندمان حذف) بررسی گردید. مقادیر r2 بدست آمده (945/0،817/0 و 839/0 به ترتیب برای آبی بازی 3، قرمز بازی 46 و سبز مالاشیت) توانایی مدل حاصل را برای مدلسازی حذف همزمان مخلوط آلاینده های مذکور با استفاده از فرآیند فنتون هتروژن نشان داد. مقادیر بهینه حاصل شده برای غلظت اولیه هر سه ماده ی رنگزا، غلظت اولیه هیدروژن پراکسید و زمان انجام واکنش به ترتیب برابر mg/l 5/3، mmol/l 3 و 120 دقیقه می باشد.

حضور گسترده آنتی بیوتیک ها به عنوان آلاینده در محیط های آبی توجه بسیاری از مجامع علمی را در سال های گذشته به خود معطوف کرده است. نگرانی از انتشار آنتی بیوتیک ها در محیط زیست به دلیل گسترش مقاومت به این مواد در میان میکروارگانیسم ها و خطرات آن بر سلامتی انسان اهمیت فراوانی دارد. روش های بسیاری برای اندازه گیری آنتی بیوتیک ها در نمونه های آبی ارائه شده است که از میان آنها می توان به کروماتوگرافی، روش های الکتروشیمیایی و الکتروفورز مویین اشاره نمود. بسیاری از این روش ها معایبی همچون مشکلات آماده سازی نمونه، وقت گیر بودن، محدوده خطی کم و گران بودن دستگاهوری را دارند. روش های نورتابی شیمیایی به دلیل دستگاهوری ساده و ارزان، محدوده ی خطی وسیع و تکرار پذیری برای اندازه گیری داروها از اهمیت خاصی برخوردار می باشند. در سالهای اخیر نانومواد بسیاری در سیستم های کمی لومینسانس به منظور بهبود حساسیت و افزایش کارایی تجزیه ای مورد استفاده قرار گرفته است. نانومواد دارای اثرات مقیاس کوانتومی، فعالیت بالا و مساحت سطح بزرگ هستند. اخیراً روش های متعددی برای سنتز نانومواد در فاز آبی مورد استفاده گرفته است. روش سونوشیمیایی ازنظر اقتصادی مقرون به صرفه، ساده و دوستدار محیط زیست بوده و روش مناسبی برای سنتز نانومواد مختلف به شمار می آید. در مجموع، این روش منجر به تولید نانومواد با اندازه ی کریستالی یکنواخت و سطح ویژه ی بالا می گردد. همچنین امواج فراصوت یک فرآیند سبز و تمیز برای سنتز نانومواد در مدت زمان کم و درجه حرارت پایین را ایجاد می کند. در مرحله نخست این کار پژوهشی سنتز نانوصفحات cuo به روش سونوشیمیایی صورت گرفته و با استفاده از روشهای مختلف از جملهsem ، xrdو ftir اقدام به مشخصه یابی نانوصفحات سنتز شده، گردید. اندازه نانوصفحات با استفاده از تصاویر sem به عرض nm100-50 و ضخامت nm 40-30 تعیین شد. در مرحله بعد با بهره گیری از واکنشهای نورتابی شیمیایی در حضور نانوصفحات cuo، آنتی بیوتیک کلوکساسیلین در نمونه-های آبی اندازه گیری گردید. سپس تأثیر پارامترهای عملیاتی موثر در واکنش نورتابی شیمیایی از جمله غلظت-های لومینول، اکسنده، سدیم هیدروکسید، نانوکاتالیست و نیز تأثیر مزاحمت های مختلف بر روی اندازه گیری ماده ی دارویی مذکور تحت شرایط بهینه بررسی گردید. غلظت های بهینه ی پارامترهای هیدروژن پراکسید، سدیم هیدروکسید، لومینول و نانوصفحات cuoبه ترتیب mol l^–1 ،0/01 mol l^–1 ،500 μmol l^–1 ، 0/015 و mg l^–1 12 انتخاب شد. سیستم های لومینول-هیدروژن پراکسید-نانوصفحات cuo و لومینول-هیدروژن پراکسید و لومینول-هیدروژن پراکسید-cu2+ برای اندازه گیری داروی کلوکساسیلین مقایسه گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که شدت نشر سیستم لومینول-هیدروژن پراکسید در حضور نانوصفحات cuo به طور قابل ملاحظه ی افزایش یافته و محدوده ی خطی وسیعتری را دارا می باشد. بطوریکه در شرایط بهینه حاصل شده، سیستم لومینول-هیدروژن پراکسید-نانوصفحات cuoقابلیت اندازه گیری کلوکساسیلین در محدوده ی غلظتی mg l^-1 30-0/05 را دارد. در نهایت کلوکساسیلین در نمونه های آبی از جمله آب شهری و یک نمونه آب چاه اندازه-گیری گردید.

در این کار پژوهشی به منظور بررسی و معرفی روشی موثر با قابلیت بالا برای تصفیه پسابهای حاوی آلاینده های شیمیایی، اهداف زیر دنبال می گردند: 1- تهیه کربن فعال در ابعاد نسبتاً بزرگ و به صورت یکپارچه با هدایت الکتریکی مناسب و قابلیت جذب سطحی بالا با استفاده از یک روش ساده از پیش ماده ارزان قیمت و در دسترس. 2- استفاده از کربن فعال صفحه ای تهیه شده به عنوان الکترود در فرآیند جذب سطحی الکتریکی به منظور رفع محدودیتهای مربوط به فرآیند جذب سطحی در تصفیه پساب رنگرزی. 3- تثبیت نانو ذرات tio2 به عنوان فتوکاتالیست بر روی الکترود کربن فعال صفحه ای و تهیه یک نانوکامپوزیت پایدار و بررسی امکان تقویت فرآیند جذب سطحی و تخریب فتوکاتالیستی به طور همزمان با اعمال پتانسیل ثابت بر روی کامپوزیت تهیه شده تحت تابش نور uv. 4- تثبیت همزمان نانو ذرات tio2 و ?-fe2o3 بر روی الکترود کربن فعال صفحه ای و تهیه یک نانوکامپوزیت پایدار و بررسی امکان تقویت فرآیند جذب سطحی و تخریب فتوکاتالیستی به طور همزمان با اعمال پتانسیل ثابت بر روی کامپوزیت تهیه شده تحت تابش نور مرئی. 5- تقویت فرآیند جذب سطحی و تخریب فتوکاتالیستی به طور همزمان با اعمال پتانسیل ثابت بر روی کامپوزیت تهیه شده از مرحله قبل با استفاده از اکسید کننده های معدنی موجود در محلول تحت تابش نور مرئی.

چکیده: در کار پژوهشی حاضر از فرآیندهای فنتون هتروژن و سونوکاتالیستی هتروژن جهت حذف مواد رنگزای موجود در محلول های آبی استفاده شده است. در قسمت اول پروژه، میکروذرات پیریت طبیعی تهیه شده از معدن مروارید ایران (زنجان-ایران) از طریق فرآوری با پلاسما به روش تخلیه تابان با گاز نیتروژن یا آرگون به نانوساختارهای پیریت تبدیل گردیدند. مشخصات پیریت طبیعی و نمونه های اصلاح شده با پلاسمای نیتروژن و آرگون با استفاده از تصاویر sem و آنالیزهای edx، xrd، ft-ir، xps و bet و همچنین ph نقطه بدون بار (phpzc) بررسی شدند. تصاویر sem نشان دادند که میکروذرات پیریت بعد از اصلاح پلاسمای نیتروژن و آرگون به طور موثری به نانوساختارهای پیریت تبدیل شده اند. نتایج بدست آمده از آنالیز edx نشان داد که عناصر اصلی موجود در ترکیب نمونه طبیعی پیریت از قبیل آهن و گوگرد در نمونه های فرآوری شده با پلاسما نیز موجود می باشند. همچنین الگوهای xrd نشان دادند که تحت فرآوری پلاسما هیچگونه تغییری در ساختار کریستالی پیریت ایجاد نشده است. با توجه به داده های به دست آمده از آنالیز جذب/واجذبی نیتروژن، مساحت سطح ویژه از m2/g 48/6 برای پیریت طبیعی به ترتیب به 65/9 و m2/g09/9 برای نانوساختارهای پیریت تهیه شده با پلاسمای نیتروژن و آرگون افزایش یافته است. بر اساس نتایج آنالیز xps نسبت گونه ی آهن (ii) به آهن (iii) (fe2+ / fe3+) بعد از اصلاح سطح پیریت با پلاسمای نیتروژن افزایش یافته است. در قسمت دوم این پروژه از نانوساختارهای پیریت به دست آمده از پلاسمای نیتروژن به عنوان کاتالیست در فرآیند فنتون هتروژن استفاده گردید. تأثیر عوامل موثر مانند ph اولیه محلول، غلظت هیدروژن پراکسید، مقدار کاتالیست و غلظت اولیه ماده رنگزا بر راندمان رنگزدائی راکتیو نارنجی 29 بررسی گردید و مقادیر مناسب برای این متغیرها به ترتیب 5، mm 3، g/l 2، mg/l 10 به دست آمد. همچنین تأثیر حضور نمک های معدنی مختلف بر راندمان رنگزدائی بررسی شد. حد واسط های حاصل از تخریب آلاینده رنگزا با استفاده از آنالیز gc-ms تعیین شدند و مسیر احتمالی تخریب راکتیو نارنجی 29 پیشنهاد گردید. راندمان رنگزدائی راکتیو نارنجی 29 طی فرآیند فنتون هتروژن پس از min 90 در حضور کاتالیست طبیعی و اصلاح شده با پلاسمای نیتروژن به ترتیب برابر با 4/38 و %6/97 بدست آمد. در قسمت سوم پروژه حاضر عملکرد نانوساختارهای پیریت تهیه شده با پلاسمای آرگون در فرآیند سونوکاتالیستی هتروژن جهت رنگزدائی از محلول راکتیو قرمز 84 بررسی شد. مقدار مناسب ph اولیه محلول، مقدار کاتالیست و غلظت اولیه ماده رنگزا به ترتیب 5، g/l 4 و mg/l 10 تعیین شد. با افزایش شدت توان التراسونیک کارایی فرآیند افزایش یافت. حضور نمک های معدنی مختلف موجب کاهش راندمان رنگزدائی شد و در حضور اکسید کننده های مختلف راندمان رنگزدائی افزایش یافت. برای شناسایی حدواسط های تولید شده در طی فرآیند تخریب سونوکاتالیستی از آنالیز gc-ms استفاده شد. راندمان رنگزدائی در فرآیند سونوکاتالیستی هتروژن پس از min 120 برای پیریت طبیعی %5/71 و برای پیریت اصلاح شده با پلاسمای آرگون %7/93 بدست آمد.

در پروژه ی حاضر از روش سونوشیمیایی جهت سنتز نانوذرات zno خالص و zno دوپه شده با لانتانیدهای نئودایمیم (nd)، اربیم (er)، هولمیم (ho) و ساماریم (sm) بهره گرفته شد. نانوذرات سنتز شده با آنالیز های میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، پراش اشعه ایکس (xrd) و اسپکتروسکوپی فوتوالکترون اشعه ایکس (xps) بررسی گردید. با توجه به تصاویر sem، نانوذرات zno دوپه شده در مقایسه با نانوذرات zno خالص سنتز شده مورفولوژی یکنواخت تری را نشان می دهد. میانگین اندازه نانوذرات zno دوپه شده با لانتانیدها 60-40 نانومتر به دست آمد. از مقایسه ی طیف xrd zno دوپه شده با لانتانیدها با طیف xrd zno خالص هیچ پیک جدیدی مربوط به اکسید لانتانیدها یا دیگر ناخالصی ها مشاهده نگردید. این نتایج جایگزینی موفقیت آمیز یون های لانتانید بجای zn2+ در ساختار کریستالی zno را نشان می دهد. آنالیز xps نیز نتایج حاصل از آنالیز xrd را تایید می کند. در ادامه کار از نانوذرات zno دوپه شده با لانتانیدها جهت رنگزدایی مواد رنگزای راکتیو اورانژ 29 و آبی اسیدی 92 بهره گرفته شد. تأثیر پارامترهای عملیاتی مانند غلظت اولیه ی ماده ی رنگزا، غلظت کاتالیزور، درصد بهینه دوپانت و توان حمام اولتراسونیک مورد بررسی قرار گرفت. برای مثال شرایط عملیاتی مناسب به دست آمده طی فرآیند رنگزدایی سونوکاتالیزوری راکتیو اورانژ 29 در حضور zno دوپه شده با er برای متغیرهای غلظت راکتیو اورانژ 29، غلظت کاتالیزور، درصد دوپانت و توان حمام اولتراسونیک به ترتیب mg/l 10، g/l 1، 4% و w 150 می باشد. راندمان رنگزدایی راکتیو اورانژ 29 در شرایط عملیاتی مناسب 09/88% به دست آمد. همچنین تأثیر بازدارنده های رادیکالی (شامل سدیم کلرید، سدیم سولفات، سدیم کربنات و ترشیوبوتانول) و اکسیدکننده های شیمیایی (شامل هیدروژن پراکسید و پتاسیم پراکسی دی سولفات) بر راندمان رنگزدایی سونوکاتالیزوری مواد رنگزا ارزیابی گردید. تکرارپذیری کاتالیزورها در شرایط عملیاتی مناسب ارزیابی گردید، نتایج حاصل از 4 مرتبه آزمایش تکرار پذیری نشان می دهد که کاتالیزورهای سنتز شده دارای قابلیت تکرارپذیری بالایی می باشند. از آنالیز gc-ms جهت شناسایی محصولات حدواسط در طی رنگزدایی سونوکاتالیزوری راکتیو اورانژ29 و آبی اسیدی 92 استفاده گردید. در نهایت، مدلسازی سینتیکی رنگزدایی سونوکاتالیزوری مواد رنگزا در حضور نانوذرات zno دوپه شده با لانتانیدها با استفاده از روش رگرسیون غیر خطی انجام گرفت. نتایج نشان می دهد که داده های تجربی با داده های حاصل از مدل قابل مقایسه بوده و ضریب همبستگی در تمامی موارد بزرگتر از 99/0 می باشد.

آلاینده های دارویی از جمله آلاینده های نوظهور می باشند که از بین روش های تصفیه ی متداول، ازوناسیون کاتالیستی ناهمگن بعنوان یک روش تصفیه موثر جهت حذف این آلاینده ها بکار می رود.. در بخش اول کار پژوهشی حاضر از میکروذرات زئولیت طبیعی (کلینوپتیلولیت) بعنوان کاتالیست فرآیند ازوناسیون کاتالیستی ناهمگن استفاده گردید. ویژگی های فیزیکی و شیمیایی نمونه بطور کامل با استفاده از آنالیزهای sem، edx، xrd و ft-ir بررسی گردید. تصاویر sem، ساختار زبر، غیر یکنواخت نمونه کلینوپتیلولیت طبیعی را در مقیاس میکرو تایید نمود. در ادامه تاثیر پارامترهای عملیاتی موثر (غلظت کاتالیست مصرفی، دبی گاز ازون ورودی، ph و غلظت آلاینده) بر راندمان تخریب آلاینده ی دارویی نالیدیکسیک اسید بوسیله فرآیند ازوناسیون کاتالیستی ناهمگن در حضور میکروذرات کلینوپتیلولیت طبیعی بررسی گردید. نتایج حاصل شده، کارایی بالای فرآیند ازوناسیون کاتالیستی ناهمگن را در تخریب موثر آلاینده نسبت به سایر فرآیندها تایید نمود. محصولات میانی تولیدی در طی فرآیند، با آنالیز gc-ms شناسایی شده و در نهایت سمیت آن ها با استفاده از نمونه ی گیاهی polyrrhiza spirodela مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. در قسمت دوم کار پژوهشی حاضر به منظور افزایش کارایی کاتالیست مورد استفاده، از تکنیک پلاسمای تخلیه ی تابان جهت تولید نانومیله های مربوطه استفاده شد. با استفاده از این تکنیک، مورفولوژی کلینوپتیلولیت طبیعی به نانومیله های کلینوپتیلولیت تغییر یافت. مشخصات کاتالیست حاصل شده با آنالیزهای sem، edx، xrd، ft-ir و bet بررسی گردید. نتایج آنالیز sem نشان داد که مورفولوژی میکروذرات کلینوپتیلولیت طبیعی به نانومیله های کلینوپتیلولیت تغییر یافته است. آنالیز bet نیز افزایش بسیار چشمگیر سطح فعال کاتالیست را به اثبات رساند. تاثیر پارامترهای عملیاتی مذکور برای ازوناسیون کاتالیستی ناهمگن در حضور نانومیله های کلینوپتیلولیت مطالعه گردید. نتایج افزایش قابل توجه راندمان حذف آلاینده ی دارویی نالیدیکسیک اسید (در حدود 91%) را در این فرآیند نشان داده است. همچنین بمنظور شناسایی حدواسط های تولید شده در فرآیند تخریب از آنالیز gc-ms و بمنظور مطالعه ی سمیت محصولات میانی از نمونه ی گیاهیlemna. minor بهره گرفته شد. در بخش سوم و پایانی کار پژوهشی، سینتیک فرآیند با استفاده از سه روش مدلسازی سینتیکی، مدلسازی تجربی بر پایه ی آنالیز رگرسیون غیرخطی و مدلسازی با شبکه ی عصبی مصنوعی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده حاکی از موفقیت بالای هر سه مدل در مدلسازی فرآیند ازوناسیون کاتالیستی ناهمگن جهت تخریب آلاینده ی دارویی نالیدیکسیک اسید را دارد.

در پروژه ی حاضر، ابتدا کوانتوم دات های کادمیم سولفید پوشش یافته با ال-سیسئین (l-cys-cds qds) به روش هیدروترمال سنتز شد و مشخصات کوانتوم دات های سنتزی با استفاده از آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، پراش اشعه ایکس (xrd)، طیف بینی فروسرخ تبدیل فوریه (ft-ir) و فتولومینسانس (pl) بررسی گردید. نتایج آنالیز الگوی xrd هیچ گونه پیک مربوط به ناخالصی نشان نداده است. با استفاده از آنالیز xrd میانگین اندازه کریستال های cds سنتزی 5nm به دست آمد. با توجه به تصاویر sem و tem معلوم گردید که l-cys-cds qds دارای مورفولوژی یکنواخت و شکل کروی هستند. با استفاده از تصاویر sem، فراوانی اندازه l-cys-cds qds در حدود 9-5 نانومتر ارزیابی شد. در بخش دوم پروژه حاضر، از خاصیت نورتابی شیمیایی مستقیم l-cys-cds qds برای اندازه گیری دگزامتازون و آتنولول بهره گرفته شد. تأثیر پارامترهای عملیاتی بر سیستم نورتابی شیمیایی مستقیم بررسی شد. محدوده های خطی برای اندازه گیری داروهای ذکرشده به ترتیب25/0-0/004 میلی گرم برلیتر و 15/0-0/003 میلی گرم بر لیترارزیابی شده اند. علاوه براین، حد تشخیص های مربوط به اندازه گیری دگزامتازون و آتنولول به ترتیب 0/0013 میلی گرم بر لیتر و 0/0012 میلی گرم بر لیترمحاسبه شده اند. همچنین مکانیسم سیستم نورتابی شیمیایی توسعه یافته برای اندازه گیری دارو های آتنولول و دگزامتازون با استفاده از طیف های نورتابی شیمیایی، uv-vis و pl مورد بحث قرار گرفت. اثر مزاحمت های عوامل مختلف در اندازه گیری آلاینده های دارویی در نمونه های آبی نیز مورد بررسی قرار گرفت. در بخش سوم پروژه ی حاضر، از l-cys-cds qds به عنوان حساس کننده در سیستم های نورتابی شیمیایی استفاده گردید و چهار سیستم نورتابی شیمیایی kmno4–na2s2o3–cds qds، kmno4–morin–cds qds، kmno4–carminic acid–cds qds و kmno4–rhodamine b–cds qds با استفاده از اثر حساس کنندگی l-cys-cds qds توسعه یافتند. از این سیستم ها برای اندازه گیری سلژنین هیدروکلراید، نالیدیکسیک اسید، ونکومایسین هیدروکلراید، کلوکساسیلین و مروپنم در نمونه های آبی استفاده شد. محدوده های خطی اندازه گیری داروهای مذکور به ترتیب 30/0-0/01میلی گرم بر لیتر، 21/0-0/0013 میلی گرم بر لیتر،190/-0/004میلی گرم بر لیتر،22/0-0/008 میلی گرم بر لیترو 16/0-0/0024میلی گرم بر لیتر و تعیین شده اند. همچنین حدتشخیص های اندازه گیری دارو های مذکور به ترتیب 0/004میلی گرم بر لیتر، 0/003میلی گرم بر لیتر، 0/0014میلی گرم بر لیتر، 0/0058میلی گرم بر لیتر و 0/0019میلی گرم بر لیتر محاسبه شده اند. در نهایت اندازه گیری آلاینده ی دارویی مذکور تحت شرایط بهینه در نمونه های مختلف آبی نظیر آب شرب شهر تبریز و یک نمونه آب چاه منطقه سعیدآباد تبریز انجام گردید.