Farhad Rahmani Chianeh

در سال‌های اخیر، فرآیند فتوکاتالیستی در حضور نانوالیاف TiO2 به دلیل مزایای اقتصادی و زیست محیطی و نیز خواص کارآمد به‌عنوان یکی از روش‌های نویدبخش برای تخریب آلاینده‌های آلی مورد توجه قرار گرفته است. با این‌حال، این مواد از معایبی چون بازترکیب سریع حاملان بار، ظرفیت جذب پایین و نیز استحکام مکانیکی نه چندان مناسب رنج می‌برند. ازجمله راهکارهای کارآمد جهت رفع این مشکلات، آلایش ساختاری نانوالیاف با نانوذرات جاذب و نیز پسافرآوری هیدروترمال نانوالیاف می‌باشد. غبار سیمان به عنوان یک آلاینده زیست محیطی، علاوه بر اینکه یک جاذب کارآمد و ارزان قیمت می باشد، میتواند جهت تقویت استحکام مکانیکی در ترکیبات مورد استفاده قرار گیرد. از سوی دیگر، روش فرآوری هیدروترمال به عنوان یکی از روش‌های مؤثر اصلاح سطحی و ساختاری در حوزه نانومواد شناخته می‌شود. از این رو به نظر می‌رسد آلایش ساختاری نانوالیاف تیتانیا با نانوذرات غبار سیمان و فرآوری هیدروترمال نانوالیاف کامپوزیتی می‌تواند چالش‌های پیش‌روی نانوالیاف تیتانیا در فرآیندهای تصفیه فتوکاتالیستی را به حداقل برساند. در تحقیق حاضر، خواص و کارآیی نانوالیاف الکتروریسی شده TiO2 آلاییده به مقادیر مختلف نانوذرات غبار سیمان (0، 5/2، 5 و 10 درصد وزنی) در تخریب فتوکاتالیستی آلاینده رنگی متیل اورانژ مورد بررسی قرار گرفت. درنهایت، تأثیر فرآوری هیدروترمال بر خواص و عملکرد فتوکاتالیستی نانوالیاف کامپوزیتی تیتانیا-غبار سیمان با ترکیب درصد بهینه ارزیابی گردید. نمونههای سنتزی توسط آنالیزهای XRD، FESEM/EDX، FTIR، DRS و PL شناسایی شدند. نتایج آنالیزهای شناسایی حضور فازهای کریستالی تیتانیا و غبار سیمان و ساختار نانوالیاف نمونه‌ها را تأیید و نشان دادند که اضافه کردن غبار سیمان علاوه بر بهبود استحکام مکانیکی، تشکیل فاز کریستالی روتایل را به حداقل رسانده و در مقادیر بالای بارگذاری سبب کاهش محسوس بلورینگی و پهن شدن پیک‌های مشخصه فاز کریستالی آناتاز می‌گردد که بیانگر ایجاد نقوص ساختاری در فاز کریستالی تیتانیا و درنهایت، بازترکیبی سریع حاملان بار می‌باشد. بعلاوه، با افزودن غبار سیمان استحکام مکانیکی ساختار بهبود یافته و طول نانوالیاف کوتاه‌تر، قطر و خمیدگی آنها بیشتر و مورفولوژی نانوالیاف از سطح مقطع دایره‌ای به سطح مقطع مستطیلی تغییر شکل پیدا می‌کند. تمامی این تغییرات ساختاری و مورفولوژیکی در نانوالیاف حاوی 5/2 درصد غبار سیمان کمتر اتفاق می افتد که بنحوی گویای ایجاد نواقص ساختاری کمتر و مورفورلوژی یکنواختتر نانوالیاف کامپوزیتی می‌باشد. بر این اساس و به دلیل نقش ساختار نانوذرات غبار سیمان در به دام انداختن و توزیع حامل‌های بار، طول عمر جفتهای الکترون-حفره افزایش می یابد. از طرفی، پسافرآوری هیدروترمال سبب تکه‌تکه شدن و کاهش بیشتر اندازه و خمیدگی نانوالیاف، یکنواختی بیشتر مورفورلوژی، تکامل بلورینگی و کاهش نقوص ساختاری در فاز کریستالی، بهبود خلوص فاز کریستالی آناتاز و نیز افزایش بیشتر طول عمر حاملان بار در نانوالیاف کامپوزیتی با ترکیب درصد بهینه می‌گردد. در تطابق با نتایج آنالیزهای شناسایی، نتایج ارزیابی عملکردی گویای اثربخشی قابل توجه بکارگیری مقدار بهینه نانوذرات غبار سیمان و نیز پسافرآوری هیدروترمال بر روی عملکرد فتوکاتالیستی نانوالیاف تیتانیا بود. با توجه به نتایج بدست آمده، مشخص شد که افزودن غبار سیمان ظرفیت جذب نانوالیاف را افزایش میدهد. بعلاوه، wt.% 5/2 مقدار بهینه غبار سیمان جهت آلایش ساختاری نانوالیاف تیتانیا می‌باشد بنحوی که در مدت زمان 2 ساعت تابش نور UV‌ تقریباً 92٪ از آلاینده رنگی را تخریب می‌نماید. این میزان تخریب از متیل اورانژ در صورت پسافرآوری هیدروترمال نانوالیاف به 97٪ خواهد رسید. مطالعات سینتیکی نیز بیانگر سرعت تخریب بیشتر آلاینده توسط نانوالیاف حاوی 5/2 درصد وزنی غبار سیمان بویژه در حالت فرآوری شده (026/0k=) و نیز تبعیت نتایج بازدهی از واکنش مرتبه اول (99/0R2=) بود.

افزایش جمعیت و پیشرفت روزافزون صنعت سبب تقاضای بالا برای سوخت، کاهش منابع سوخت‌های فسیلی و تشدید مسائل زیست محیطی گشته است. بر این اساس، مطالعات فراوانی برای یافتن سوختی تجدیدپذیر و پاک انجام گرفته که در میان تمام سوخت‌های پیشنهادی، بیودیزل به دلیل شباهت عملکردی به سوخت فسیلی و خواص ویژه خود به عنوان جایگزینی مناسبی برای سوخت‌های فسیلی معرفی گشته است؛ اما چالش اصلی در استفاده از این سوخت، عدم صرفه اقتصادی تولید آن در مقایسه با سوخت های فسیلی است. برای حل این مشکل، استفاده از روغن‌های پسماند و کاتالیستهای ناهمگن حاصله از ضایعات کشاورزی توسط محققین پیشنهاد شده است. کارآیی نه چندان مطلوب و جداسازی سخت کاتالیست‌های ناهمگن از ترکیب بیودیزل و متانول از موانع اصلی پیش روی این مواد دورریز و کم هزینه می باشد. در این پژوهش تلاش شد تا با ساخت کاتالیست تلفیقی از فریت روی بنیان و خاکستر پوست موز هزینه تولید کاتالیست را کاهش داده، بازده تولید بیودیزل را افزایش و جداسازی آن را آسان و کم‌هزینه کرد. نتایج نشان داد که با افزایش میزان فریت روی تا %۲۰ وزنی در ترکیب کاتالیست تولیدی توزیع سایت‌های فعال، میزان تخلخل و نیز بازده تولید بیودیزل افزایش‌یافته است؛ اما با افزایش بیشتر میزان فریت، انباشت ذرات فریت روی بر روی ذرات خاکستر پوست موز اتفاق افتاده که سبب کاهش سطح و میزان تخلخل کاتالیست، و عدم توزیع مناسب سایت‌های فعال و همچنین به‌واسطه میزان کمتر خاکستر پوست موز سبب کاهش هر چه بیشتر تعداد سایت‌های فعال و درنهایت بازده کمتر تولید بیودیزل می‌گردد. اگرچه با افزایش میزان فریت روی، خاصیت مغناطیسی کاتالیست کامپوزیتی افزایش یافت ولی در کل چندان رضایت بخش نبود. نمونه حاوی 20 درصد وزنی فریت روی (BPA ZFO20) در شرایط آزمایش دمای °C ۶۵، مقدار کاتالیست %wt. ۶، نسبت مولی متانول به روغن ۱۲: ۱ و زمان واکنش h ۴ توانست به حداکثر بازده %۹۶ برسد. با جانشانی ذرات نیکل در ساختار فریت روی خواص ساختاری فریت روی بهبود یافت به‌طوری‌که با انجام آنالیز جذب-واجذب گاز نیتروژن مشخص شد که میزان سطح از به m2/g 67/12، حجم ویژه به cm3/g06/0 و قطر حفرات به nm 89/18 افزایش یافته است. از سویی به‌واسطه خواص سطحی بهتر فریت روی-نیکل در مقایسه با فریت روی، شاهد بهبود توزیع سایت‌های فعال در نمونه سنتز شده با استفاده از فریت روی-نیکل (BPA-NZFO20) نسبت به نمونه BPA ZFO20 هستیم. لازم به ذکر است مغناطیس اشباع نمونه BP-NZFO20 نسبت به BPA-ZFO20 به‌شدت افزایش‌یافته و مقدار آن برابر با emu/g96/13 شده است که باعث تسهیل جداسازی کاتالیست توسط میدان مغناطیسی خارجی می‌گردد. نمونه BPA-NZFO20 توانست در شرایط آزمایش مشابه با BPA-ZFO20 اما در مدت‌زمان ۳ ساعت به بازده %97 برسد. نمونه سنتر شده با استفاده از فریت روی نیکل پس از سه بار استفاده و بازیابی مجدد در سیکل چهارم توانست به بازده بالای %۸۰ دست یابد. همچنین، خواص بیودیزل تولیدی اندازه گیری و با استانداردهای EN14214 و ASTM D6751 مقایسه شد که مشخص گردید بیودیزل تولیدی از کیفیت بالایی برخوردار می‌باشد.

--

Abstract Water pollution is a significant global issue, and we are already encountering new sources of contamination consisting of medication residues, pharmaceutical items, and personal care products. These contaminants, referred to as "new generation pollutants," provide a significant challenge to water purification. Due to their resistance to removal by current wastewater treatment facilities, they persistently reoccur. This has resulted in the heightened dangers posed by the new generation, which are both grave and hazardous to the environment. The objective of this study is to eliminate the tetracycline contaminant from water. There are several approaches to address this issue. Hence, the technique for producing titanium oxide photocatalytic nanofibers that have been altered with sulfate was taken into account. The synthesized photocatalysts were characterized by XRD, FESEM, EDX, FTIR, PL, and UV-DRS studies. The EDX and XRD analyses confirmed that the photocatalysts were synthesized and the anatase TiO2 crystal structure was formed in a pure state. FESEM scans revealed that the modified nanofiber has effectively maintained its nanofiber structure. The impact of sulfate loading on nanofibers was validated using PL and DRS analysis. This resulted in a reduction of recombination and electron-hole recombination caused by light, ultimately leading to a decrease in band splitting of TiO2 nanofibers. During the examination of photocatalytic activity, the first step was selecting the most effective post-processing procedure. Next, the optimum quantity of 0.3 M sulfuric acid for loading was determined. This amount resulted in a removal effectiveness of 84.85% during a 2-hour timeframe. In the following experiment, a one-factor test design was used to optimize the operating parameters of the process. This included determining the optimal reaction duration, catalyst quantity, and pollutant concentration. Under optimum conditions, the elimination rate reached 91.26% over a period of 120 minutes.

Recently, the use of TiO2 nanofibers in the photocatalytic process has gained attention as an inexpensive technique for breaking down pharmaceutical contaminants. This technology is favored for its effectiveness and affordability. Nevertheless, the use of TiO2 photocatalytic nanoparticles is hindered by some restrictions and drawbacks, including the fast excitation of electron-hole pairs, limited absorption capacity, and challenging separation process. One of the most successful and efficient approaches to address these loading issues is to synthesize TiO2 in the form of nanofibers and then modify it with urea. This study included the synthesis of TiO2 photocatalytic nanofibers using the electrospinning process. The nanofibers were then changed with several percentages of urea (0.5%, 1%, 1.5%, 2%, 2.5%, and 3%) in order to eliminate the tetracycline pollutant. The synthesized materials were evaluated using X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), Brunauer-Emmett-Teller (BET) analysis, Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy (UV-Vis/DRS), and photoluminescence (PL) analysis. The analytical findings demonstrate the creation of the crystal structure and morphology of the nanofibers, the presence of nitrogen particles, and the decrease of charge carrier recombination. The laboratory tests revealed that in the sample with a urea to nanofibers ratio of 1.5, the removal efficiency was 82.53% during a 2-hour timeframe, using a concentration of 10 ppm. These results were consistent with the findings of the identification analysis. Ultimately, the CCD was used to simulate and optimize the photocatalytic process, while considering the parameters of pollutant concentration. This investigation focused on determining the optimal photocatalyst time and dosage. The optical deterioration rate reached 94.89% under optimal conditions.

در جهان امروز، رشد غیرقابل انکار صنعت جهانی و سریع جمعیت، از یک جهت منجر به آلودگی بیش از پیش آب و کاهش آب‌های قابل شرب، از جهتی دیگر منجر به افزایش تقاضای مصرف انرژی و نزدیک شدن به بحران انرژی می‌شود. بنابراین با تکیه بر منابع حاضر انرژی که از طریق سوخت‌های فسیلی تامین می‌شود نمی‌توان این بحران را مدیریت کرده و نیاز به جایگزین کردن آن با منابعی پاک و تجدید پذیر جهت تولید سوختی مناسب مانند هیدروژن است. فرآیند فتوکاتالیستی یکی از فرآیندهای بسیار مورد توجه در این زمینه است که با استفاده از نیمه‌رساناهای مختلف همچون ترکیبات بیسموت بنیان از جمله بیسموت اکسی هالیدها (BiOX) به حل همزمان مشکلات بحران انرژی و آلودگی آب می‌پردازد. باز ترکیبی سریع جفت‌های الکترون حفره، بازده جدایش پایین حامل‌های بار و بازیابی و جداسازی دشوار نیمه‌رساناها از محلول واکنش، از جمله دلایل مهم و اصلی کارایی نه چندان مناسب ترکیبات BiOX در انجام این فرآیند محسوب می‌شود. یکی از راهکارهای مؤثر جهت برطرف نمودن چالش‌ها و موانع پیش روی فرآیند فتوکاتالیستی، ایجاد ساختار اتصال ناهمگون بین ترکیبات BiOX با یک نیمه‌رسانای مناسب دیگر مانند بیسموت فریت مغناطیسی BiFeO3 است. BiFeO3 با شکاف باند باریک، خاصیت مغناطیسی و مورفولوژی کریستالی خاص، گزینه‌ای امیدوار کننده جهت ایجاد اتصال ناهمگون و بهبود عملکرد فتوکاتالیست‌های بیسموت اکسی هالیدی می‌باشد. در پژوهش حاضر، ترکیبات اتصالات ناهمگون مختلف BiOI-BiFeO3، BiOBr-BiFeO3 و BiOCl-BiFeO3 به کمک روش سونوشیمیایی-رسوبی با درصدهای مختلف وزنی سنتز و کارآیی آن‌ها در فرآیند حذف آلاینده دارویی تتراسایکلین مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. در ادامه، فتوکاتالیست بهینه هر دسته انتخاب گردید و عملکرد آن‌ها در فرآیند همزمان تولید هیدروژن و تصفیه پساب دارویی تتراسایکلین مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت. با توجه به نتایج می‌توان دریافت که بطور کلی بکارگیری ترکیبات BiOX مختلف در کنار BiFeO3 جهت تشکیل اتصالات ناهمگون برای تخریب آلاینده تتراسایکلین اثرگذاری ثمربخشی داشته است. در نتیجه قراگیری 10 درصد وزنی BiFeO3 در کنار BiOI، فتوکاتالیست کامپوزیتی فعال در نور مرئی با ساختاری نسبتاً همگن به دست آمد که توانست در مدت زمان 3 ساعت تابش نور فرابنفش آلاینده تتراسایکلین را به میزان 4/89% حذف نماید. افزون بر این، نتایج نشان داد که تشکیل ترکیب اتصال ناهمگونی از 5 درصد وزنی BiFeO3 در کنار 95 درصد وزنی BiOBr با کاهش سرعت بازترکیبی جفت-های الکترون-حفره و ایجاد یک مورفولوژی سلسله مراتبی، عملکرد قابل قبولی در حذف تتراسایکلین با دستیابی به بازدهی 3/90%، از خود نشان داد. در بخش بعدی، نتایج، بیانگر عملکرد بسیار مطلوب ترکیب 10 درصد وزنی BiFeO3 در کنار90 درصد وزنی BiOCl بوده و این ترکیب، موفق به حذف کامل تتراسایکلین از محلول واکنش گردید که این راندمان بالا به دلیل توزیع و پراکندگی بسیار یکنواخت ذرات نیمه‌رسانا، تشکیل یک ساختار همگن بدون کلوخه و انباشتگی، برهمکنش مناسب بین ذرات و کاهش قابل ملاحظه سرعت بازترکیبی جفت‌های الکترون-حفره در این نمونه بود که توسط آنالیزهای شناسایی XRD، FESEM، EDX و PL نیز تایید گردید. در تست راکتوری تحت تابش نور شبیه‌ساز خورشید، نمونه BiOI-BiFeO3 به دلیل لبه باند جذب وسیع در ناحیه مرئی، توانست در مقایسه با سایر ترکیبات، بهترین عملکرد را برای حذف آلاینده تتراسایکلین از خود نشان دهد. در نهایت نتایج نشان داد که عملکرد هر سه فتوکاتالیست اتصال ناهمگون بهینه در فرآیند همزمان تولید هیدروژن و تخریب نوری تتراسایکلین قابل قبول بوده و در این میان، فتوکاتالیست BCl90-BF10 با تولید μmol/g.h 2700 هیدروژن و حذف بیش از 96% تتراسایکلین به عنوان فتوکاتالیست بهینه این پژوهش تعیین گردید.

-

-

The photocatalytic process utilizing TiO2 nanomaterials has gained significant attention in recent years as a highly prospective technique for the degradation of pharmaceutical pollutants. This is primarily owing to its cost-effectiveness and efficient characteristics. Nevertheless, despite being the most prevalent and efficient photocatalysts, TiO2 nanomaterials have several drawbacks, including rapid electron-hole recombination, nanoparticle accumulation in solution, a low adsorption capacity, and challenging separation. One of the effective strategies for addressing these challenges is the integration of absorbent nanoparticles into nanofiber morphologies. Clay nanoparticles are a viable alternative for titania in this particular context on account of their abundance, affordability, high efficiency, and large surface area. The efficiency of pure TiO2 electrospun nanofibers loaded with 1 wt.% bentonite, sepiolite, and diatomite nanoparticles in degrading diclofenac drug contaminants was studied in this study. XRD, FESEM/EDX, DRS, and PL analyses were used to identify synthetic materials. The effective production of composite nanofibers was validated by XRD and FESEM/EDX analysis. The identification analysis, on the other hand, revealed that by including clay nanoparticles in the structure of titania nanofibers, the undesirable rutile phase is less formed compared to the anatase phase, resulting in the alignment, uniformity, and reduction of the diameter of the nanofibers. Furthermore, the inclusion of these nanoparticles boosted the durability of charge carriers as well as the absorption capacity of nanofibers. These properties, which increased the performance of titania nanofibers contaminated with clay nanoparticles, are more noticeable in bentonite nanoparticles than in sepiolite, particularly diatomite. Titania composite nanofibers with varied proportions (0.5, 1, and 2.wt%) were manufactured to determine the best weight percentage of bentonite nanoparticles. The performance assessment findings revealed that increasing the quantity of bentonite loading up to 1 wt.% increased photocatalytic efficiency. There was no discernible difference in efficiency when the quantity of bentonite was increased further. According to a research of how effective operational variables and their interactions impact efficiency using the RSM-CCD model, the independent parameters of concentration and pH, as well as their interaction, have the greatest effect. The photocatalytic removal effectiveness was 98.3% under ideal working circumstances (irradiation duration 119.98 minutes, pH = 6.17, nanofiber dosage 1 g/L, and pollutant concentration 8 ppm).

Today, large amounts of medicinal compounds are used in medical and veterinary applications, and a large part of them have entered the water environment without any proper treatment. Among these, diclofenac is a substance that is often used as a pain reliever, and 15% of it is excreted unchanged after human consumption and enters aquatic environments through the effluents of urban sewage treatment plants, etc., and due to its longevity and biological toxicity shows the highest level of acute toxicity, which over time has an adverse effect on the ecosystem and human health. Since conventional wastewater treatment systems cannot completely treat or remove it, the need for an effective treatment process to eliminate diclofenac is evident. Recently, advanced oxidation processes, especially photocatalytic processes based on TiO2 semiconductor, have attracted much attention due to their environmental friendliness and promising potential to eliminate organic pollutants and convert them into harmless products. Therefore, the main drawback of TiO2 is its low surface area and its activity only in the UV range. However, this issue can be overcome by synthesizing it as nanofibers by electrospinning and doping its surface with other semiconductors. Electrospinning is a new cheap and simple method to produce nanofibers with uniform structure and special surface. Therefore, in this research, the synthesis of TiO2 nanofibers by electrospinning method was discussed. To overcome the limitations of TiO2 and improve its photocatalytic activity under visible light, CuS nanoparticles were loaded with 2, 5, 10, 15 and 25 wt% on these nanofibers and were used in the degradation of diclofenac under visible light. TiO2/CuS (10%) had the highest efficiency with a value of 86%. In the next step, 5 wt% Fe3O4 nanoparticles were used as a recyclable magnetic separation photocatalyst in combination with TiO2/CuS(10%) nanofibers. Synthesized TiO2/CuS(10%)/Fe3O4(5%) magnetic nanofibers were characterized by XRD, FESEM, DRS, BET, EDX, FTIR, PL and VSM analyzes and evaluated in the photocatalytic decomposition of diclofenac. Synthesized nanofibers led to the decomposition of 89% of diclofenac solution under operating conditions of initial pH 5, initial concentration of diclofenac 10 mg/L, catalyst loading 0.8 g/L and under irradiation time of 120 minutes. The operating factors effective in the photocatalytic activity of the prepared nanofibers were systematically optimized by the experiment design software. The results showed that the synthesized photocatalyst under optimal conditions with a value of 0.8 g/L and a pH of 6.60, under the duration of visible light irradiation of 112.46 minutes, is able to destroy 96.14% of diclofenac with a concentration of 10.13 ppm. The results of this research showed that the addition of copper sulfide to the nanofiber composition initially traps electrons and holes and prevents the recombination of electron-hole pairs. This work helps to neutralize the process and finally diclofenac is decomposed into water and carbon dioxide by the radical oxidation reactions caused by the photocatalytic process. Finally, the reuse efficiency of magnetic nanofibers was also evaluated and only 4% reduction in removal efficiency was observed during four consecutive cycles, which indicates its excellent ability to maintain efficiency and reproducibility during repeated reaction cycles and is also a suitable choice as Photocatalytic materials in the optical decomposition of organic pollutants.

در دهه‌های اخیر با توجه به مشکلات زیست ‌محیطی بکارگیری سوخت‌های فسیلی و نیز محدودیت منابع آن، تولید انرژی‌های نو و تجدیدپذیر بسیار مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این میان، سـوخت بیودیـزل به دلیـل آلودگـی کمتـر و تجدیدپذیـر بـودن، جایگزین مناسـبی بـرای سـوخت‌های دیـزلی شـناخته شـده اسـت. به هرحال، تولید و بکارگیری بیودیزل با مشکلات و چالش‌هایی روبرو می-باشد که از جمله این چالش‌ها می‌توان به هزینه سنگین تولید بیودیزل از روغن‌های خوراکی و نیز سنتز کاتالیست پربازده و کم هزینه با قابلیت جداسازی بالا برای تولید بیودیزل اشاره نمود. درهمین راستا دراین پژوهش، مطالعات آزمایشگاهی تولید بیودیزل از روغن پسماند خوراکی به روش تبادل استری و با بهره گیری از اکسید کلسیم (CaO) حاصل از استخوان گاو تقویت شده با مقادیر مختلف نانوذرات فریت مس به عنوان کاتالیست قلیایی غیرهمگن انجام شد.بدین منظور، پودراستخوان گاو با توجه به اینکه یک ماده دورریز زیستی محسوب می‌شود مورد فرآوری و آماده‌سازی قرار گرفت ودرادامه تاثیردمای کلسیناسیون برعملکرد پودر استخوان مورد بررسی قرار گرفت. سپس، با استفاده از نانوذرات فریت مس و به روش رسوبی پودر استخوان مغناطیسی گردید. به منظور تعیین خصوصیات کاتالیست‌های سنتز شده از آنالیز‌های شناسایی مختلفی نظیر XRF، TGA، XRD، FTIR، FESEM و VSM بهره گرفته شد. آزمایشات در شرایط عملیاتی دمای °C 65، مدت زمان 4ساعت، نسبت مولی متانول به روغن 12 به 1 و مقدار کاتالیست 6 درصد وزنی انجام گرفت. نتایج عملکردی نشان داد، که دمای کلسیناسیون پودر استخوان بسیار روی عملکرد آن موثر است به ‌نحوی که در دماهای کلسیناسیون °C 800 و °C 900 بیودیزل تولیدی بسیار ناچیز بود و بیشترین مقدار بیودیزل تولیدی برای نمونه تکلیس شده در دمای °C 1000 حاصل شد که با نتایج حاصل از آنالیز TGA مطابقت دارد. مطالعات نشان داد که استفاده از wt.% 20 از نانوذرات فریت مس همراه با پودر استخوان بیشترین بازده تولید بیودیزل را از خود نشان می‌دهد که این امر می‌تواند به سبب پراکندگی و توزیع بسیار مناسب کاتالیست کامپوزیتی، کاهش تعداد کلوخه‌ها دراین نمونه درمقایسه با سایر نمونه‌ها، ایجاد برهمکنش مناسب میان نانوذرات فریت مس و پودر استخوان ودسترسی بهتر به سایت‌های فعال باشد. همچنین، خاصیت سوپر پارامغناطیسی این کاتالیست گواه بر جداسازی بسیار راحت آن از محیط واکنش با اعمال یک میدان مغناطیسی می‌باشد.افزون براین، اندازه ‌گیری مشخصات و ویژگی‌های بیودیزل تولیدی و مقایسه با استانداردهای جهانی این سوخت، تایید کننده کیفیت بالای بیودیزل تولید شده می‌باشد.

پروپیلن از جمله اصلی ترین محصولات پایه در صنعت پتروشیمی است که ارزش آن از موادی چون گاز و نفت بیشتر می باشد. عرضه و تقاضای آن در بین مصرف کنندگان شرایط متفاوت و خاص دارد به این دلیل فرایند تولید این ترکیب باید مورد توجه باشد. روش های مختلفی جهت تولید این ترکیب وجود دارد که از کاربردی ترین آنها می توان به روش MTP اشاره کرد. در طی فرایند MTP می توان پروپیلن را با آبگیری متانول و سپس دی متیل اتر (به عنوان محصول میانی) تولید نمود. با توجه به وجود ناخالصی هایی از جمله محصولات اولفینی، پارافینی و همچنین مقادیری از متانول و دی متیل اتر تبدیل نشده به همراه پروپیلن، در این پژوهش بر آن شده ایم فرایند جداسازی دی متیل اتر و متانول از پروپیلن را با استفاده از جاذب NaX که از بین زئولیت های LTA، Faujsite و FER انتخاب گردید، از طریق شبیه سازی مولکولی مورد بررسی قرار دهیم. مطالعه حاضر، ارزیابی جذب تک جزئی و چند جزئی سه ماده دی متیل اتر، متانول و پروپیلن روی جاذب NaX، در دما و فشار مختلف، با استفاده از روش مونت کارلوو بوسیله نرم افزار Materials studio می باشد. نتایج نشان می دهد جذب این سه ماده روی جاذب مورد نظر با استفاده از میدان نیروی Compass و CVFF با نتایج تجربی هماهنگی خوبی را نشان می دهد و از مدل لانگمویر پیروی می کند. رفتار جذبی مواد به صورت تک جزئی از رفتار جذبی آن ها به صورت ترکیب متفاوت بوده، که به دلیل گزینش پذیری متفاوت اجزا در حالت ترکیب می باشد. همچنین، نتایج حاصل حاکی از آن است که جاذب NaX گزینش پذیری بالاتری برای دو ماده متانول و دی متیل اتر نسبت به پروپیلن دارد که باعث می شود به عنوان جاذب پیشنهادی جهت این نوع جداسازی انتخاب شود.

در عصر حاضر، آلودگی آب و بحران انرژی که دلیل اصلی آن صنعتی شدن جوامع و افزایش شهرنشینی است به معضلات بزرگ جامعه بشری تبدیل شده است. با توجه به وسعت دو مشکل در شرایط کنونی توسعه فناوری‌های جدید و پیشرفته بسیار ضروری است. فرآیند فتوکاتالیستی با استفاده از نیمه‌رسانا TiO2 یکی از روش‌های مطلوب، کارآمد و قابل اعتماد است که می‌تواند همزمان مشکلات آلودگی آب و بحران انرژی را حل کند. نیمه‌رسانا TiO2 با توجه به چالش‌ها و مشکلاتی از جمله بازترکیب سریع حامل‌های بار، تراکم و انباشتگی نانوذرات TiO2، عدم فعال‌سازی در نور مرئی و نیز بازیابی و جداسازی دشوار نیمه‌رسانا کارایی آن در این فرآیندها با محدودیت مواجه شده است. از جمله راه حل‌های ثمربخش به جهت رفع و کاهش چالش‌های پیش‌رو، ایجاد ساختار اتصال ناهمگون p-n و نیز تثبیت نیمه‌رسانا بر روی پایه متخلخل می‌باشد. برای این هدف، BiOBr با توجه به باندگپ باریک و ساختار کریستالی لایه باز که منجر به افزایش جدایی حامل‌های بار می‌شود، کاندیدای بسیار مناسبی برای ایجاد ساختار اتصال ناهمگون p-n می‌باشد. از سویی دیگر، پایه زئولیتی کلینوپتیلولیت با در نظر گرفتن پایین بودن هزینه استخراج آن، فراوانی، پایداری شیمیایی و حرارتی و ساختار منحصر به فرد می-تواند گزینه مناسبی برای فرآیندهای فتوکاتالیستی باشد. در پژوهش حاضر، اثر تشکیل ساختار اتصال ناهمگون BiOBr-TiO2، اثر بارگذاری آن‌ها بر روی پایه کلینوپتیلولیت و نیز بکارگیری ترکیب درصدهای مختلف اتصال ناهمگون تثبیت شده روی پایه در فرآیند حذف و تخریب آلاینده کشاورزی بنتازون مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. در نهایت فعالیت فتوکاتالیست بهینه به منظور تولید هیدروژن و تصفیه پساب کشاورزی بنتازون به صورت همزمان مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج، تایید کننده اثربخشی بکارگیری پایه زئولیتی کلینوپتیلولیت و نیز حضور BiOBr به همراه TiO2 برای ایجاد ساختار اتصال ناهمگون به منظور تخریب آلاینده بنتازون در فرآیند فتوکاتالیستی می‌باشد. مطالعات نشان داد که مقدار بارگذاری wt.% 40 ساختار اتصال ناهمگون روی پایه زئولیتی بیشترین بازده را از خود نشان می‌دهد. افزون بر این، بکارگیری ترکیب درصد wt.% 10 از BiOBr و wt.% 30 از TiO2 در فتوکاتالیست‌های سه‌تایی، عملکرد بسیار مناسبی برای حذف نوری آلاینده بنتازون از خود نشان داد که این امر به سبب پراکندگی بسیار مناسب ذرات فاز فعال، عدم وجود تراکم و انباشتگی به دلیل ساختار یکنواخت، مساحت سطح بیشتر، باند گپ مناسب، میزان نوترکیبی پایین حامل‌های بار و نیز افزایش سرعت جدایش جفت‌های الکترون-حفره در نمونه حاضر در مقایسه با سایر نمونه‌ها است که با استفاده از آنالیزهای شناسایی تایید گردید. تحت 2 ساعت تابش نور ماوراءبنفش با استفاده از فتوکاتالیست B10-T30/CLT، 80 % از پساب آلاییده به بنتازون حذف می‌گردد. نتایج، بیانگر فعالیت بسیار مناسب فتوکاتالیست بهینه در فرآیندهای همزمان تولید هیدروژن و تصفیه پساب کشاورزی است، به‌گونه‌ای که تحت 4 ساعت تابش نور UV تمامی آلاینده بنتازون از محلول حذف شده و μmol/g.h 3731 هیدروژن تولید می‌شود. به علاوه، همان‌گونه که از نتایج آنالیز UV-vis نیز قابل پیش‌بینی بود، فتوکاتالیست بهینه B10-T30/CLT با تولید μmol/g.h 2853، عملکرد مطلوبی را تحت تابش نور مرئی به منظور تولید هیدروژن از خود نشان می‌دهد.

در سال های اخیر، فرآیندهای فتوکاتالیستی در حضور نانومواد بیسموت بنیان به عنوان روشی کارآمد و کم هزینه برای تصفیه پساب های دارویی ازجمله آنتی بیوتیک ها بسیار مورداستفاده قرار گرفته اند که در این میان، نیمه رسانای Bi2WO6 به دلیل ساختار و خواص فیزیکی-شیمیایی منحصربه فرد، فعالیت در ناحیه نور مرئی و پایداری بالا در برابر خوردگی نوری توجه زیادی را به خود جلب کرده است. بااین حال، کارآیی فتوکاتالیستی این نانومواد در ناحیه مرئی به دلایلی چون انرژی شکاف باند نسبتاً زیاد، توانایی جذب نسبتاً کم نور، بازترکیب سریع الکترون حفره، ظرفیت جذب پایین، تمایل به انباشتگی در محلول و نیز بازیابی دشوار چندان مطلوب نیست. ازجمله راهکارهای مؤثر به منظور غلبه بر این مشکلات، تثبیت نانوذرات بر روی بستر و نیز تشکیل ساختار اتصال ناهمگون است. در این راستا، کانی رسی سپیولیت به دلیل هزینه پایین، فراوانی، مورفولوژی فیبری و متخلخل، سطح زیاد و نیز ظرفیت جذب بالا، انتخابی مطلوب برای بارگذاری و تثبیت نانوذرات بشمار می رود. از طرفی، CuO باانرژی شکاف باند بسیار باریک و قدرت اکسیداسیون بالا، نیمه رسانای مناسبی جهت تشکیل یک ساختار اتصال ناهمگون کارآمد با Bi2WO6 است. لذا در این تحقیق، کارآیی مقادیر مختلف بارگذاری نانوذرات Bi2WO6 و نیز ترکیب درصدهای مختلف ساختار اتصال ناهمگون CuO-Bi2WO6 سنتزی به روش رسوبی بر روی سپیولیت در تجزیه فتوکاتالیستی تتراسایکلین تحت تابش نور شبیه ساز خورشید موردبررسی قرار گرفت. نمونه های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای XRD ، FESEM ، ICP ، جذب واجذب گاز نیتروژن، DRS و PL خصوصیتسنجی شدند. نتایج ارزیابی عملکردی گویای اثربخشی قابل توجه حضور سپیولیت و نیز مس اکسید بر روی عملکرد فتوکاتالیستی نیمه رسانای Bi2WO6 بود. با توجه به نتایج به دست آمده، مشخص شد که wt.% 64 مقدار بهینه هم به لحاظ اقتصادی و هم کارآیی برای فتوکاتالیست بیسموت تنگستات جهت بارگذاری بر روی بستر سپیولیت خام است. با بارگذاری بیشتر، مقدار بازده حذف فتوکاتالیستی عمدتاً به دلیل پوشش سطحی شدید و چندلایه ای سپیولیت خام و تشکیل کلوخهها تغییر محسوسی نمی کند. در ادامه، نتایج ارزیابی بارگذاری 64 درصد وزنی ساختار اتصال ناهمگون CuO-Bi2WO6 با ترکیب درصدهای مختلف نشان داد که به کارگیری بیش از wt.% 14 مس اکسید علیرغم کاهش بیشتر انرژی شکاف باند و فعالسازی بهتر در ناحیه مرئی سبب پوشش شدید سطح الیاف سپیولیت، افت محسوس خواص بافتی و درنتیجه افزایش سرعت بازترکیب حاملان بار و نیز کاهش تعداد سایت های فعال جهت واکنش با آلاینده میگردد و از اثرگذاری مس اکسید میکاهد. مطالعات سینتیکی نیز بیانگر سرعت تخریب بیشتر آلاینده توسط نانوکامپوزیت Bi2WO6-CuO/Sepiolite حاوی 14 درصد وزنی از هر کدام از نانوذرات مس اکسید و بیسموت تنگستات و تبعیت نتایج از واکنش مرتبه دوم بود. همچنین، اثر پارامترهای عملیاتی مؤثر بر بازده فرآیند فتوکاتالیستی با استفاده از طراحی آزمایش مرکب مرکزی با چهار فاکتور در پنج سطح مورد ارزیابی قرار گرفت. با توجه به چگونگی اثرگذاری فاکتورهای عملیاتی مؤثر و برهم کنش های میان آن ها بر روی پاسخ، حداکثر میزان تجزیه فتوکاتالیستی تتراسایکلین (97/4%) در شرایط عملیاتی بهینه 5/02 =pH ، دوز فتوکاتالیست g/L 0/62، غلظت آلاینده ppm 14/97 و مدت‌زمان تابش 133/78 دقیقه به دست آمد.

در سال‌های اخیر، تتراسایکلین یکی از پرکاربردترین داروهای مورد استفاده درکشورهای در حال توسعه به منظور درمان و پیشگیری از بیماری در انسان، دام وطیور بوده است. با این وجود، مقادیر زیادی از محتوای تتراسایکلین حاصل از پساب‌های پزشکی- صنعتی به درون آب، مشکلات شدید زیست محیطی را سبب شده و تاثیرات نامطلوبی بر اکوسیستم داشته‌اند. لذا حذف مؤثرآنها بسیار ضروری به نظر می‌رسد. در حال حاضر فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته فتوکاتالیستی در حضور نیمه رسانای BiOIبه عنوان یک روش مؤثر و ارزان برای تخریب آلاینده‌های آلی مورد توجه می‌باشد. سرعت آهسته نفوذ بار و تحرک، احتمال بازترکیب سریع جفت‌های الکترون حفره تولید شده، ظرفیت جذب پایین، بازیابی دشوار و نیز تمایل به انباشتگی ذرات از دلایل اصلی کارایی نه چندان مطلوب فتوکاتالیستBiOI به شمار می‌روند. از جمله راهکارهای مؤثر به منظور غلبه بر این مشکلات، تثبیت ذرات نیمه رسانا BiOI روی کلینوپتیلولیت به عنوان یک ماده آلومیناسیلیکاتی متخلخل طبیعی است. علی‌رغم ویژگی‌های منحصر به فرد زئولیت کلینوپتیلولیت، مساحت سطح پایین این ماده و عدم تکرارپذیری و همگن بودن نمونه استخراج شده از معدن از جمله چالش‌های اصلی بکارگیری این ماده معدنی می‌باشد که رفع و یا به حداقل رساندن این موانع هدف اصلی این کار تحقیقاتی می‌باشد. بر این اساس در این پژوهش، تاثیر اصلاح پایه‌های زئولیتی به واسطه فرآوری‌های شیمیایی اسید شویی، بازشویی و تعویض یونی، اثر مقدار بارگذاری نیمه رسانا BiOI روی پایه کلینوپتیلولیت فرآوری‌شده و نیز نقش پارامترهای عملیاتی مؤثر در بازده فرآیند با استفاده از روش طراحی آزمایش مرکب مرکزی با سه فاکتور در پنج سطح مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج تست‌های عملکردی نشان دادکه بکارگیری کلینوپتیلولیت به عنوان پایه افزایش کارآیی فتوکاتالیستی نیمه رسانای BiOI را بدنبال دارد. به‌علاوه نتایج نشان دادندکه‌ کاتالیست BiOI بارگذاری‌شده روی پایه کلینوپتیلولت اصلاح شده به روش اسیدشویی به دلیل توزیع مناسب و مطلوب ذرات، افزایش قابلیت جذب سطحی، ایجاد ساختار مزوحفره با مساحت سطح بالا و کاهش سرعت بازترکیب جفت‌های الکترون-حفره در مقایسه با سایر نمونه‌های کاتالیستی بهترین عملکرد را در حذف تتراسایکلین داردکه این امر توسط آنالیزهای XRD، FESEM، BET، FTIR، UV-vis و PL نیز به اثبات رسید. با بررسی نحوه اثرگذاری پارامترهای عملیاتی مؤثر و تعاملاتشان روی پاسخ، می‌توان دریافت که حداکثر میزان حذف فتوکاتالیستی تتراسایکلین (99‌%) در شرایط بهینه، (غلظت آلاینده ppm 08/5، مقدار فتوکاتالیست 0/98 g/l و مدت زمان min 28/80) به دست می‌آید. به‌علاوه‌ فتوکاتالیست بهینه پس از4 مرحله استفاده مجدد، حداقل مقدار افت فعالیت را داشت که نشان از قابلیت استفاده مجدد این فتوکاتالیست می‌باشد.

متانول یکی از مهم ترین محصولات با ارزش حاصل از تبدیلات گاز طبیعی است و تبدیل متانول به هیدروکربن های مختلف گام مهمی در فرآیند های تبدیلات گاز طبیعی به حساب می آید. یکی از مهم ترین زیرمجموعه های این فرآیند ها تبدیل کاتالیستی متانول به آروماتیک هاست. در کار حاضر به منظور تولید آروماتیک ها از متانول، نانو زئولیت های HZSM-5 با سه نسبت سیلیس به آلومینای 50، 100 و 250 به عنوان کاتالیست مورد استفاده قرارگرفتند. آنالیزهای XRD، XRF، EDAX-Map، FESEM، FT-IR، ASAP و NH3-TPD برای شناسائی کاتالیست به کار رفتند. نتایج XRD حاکی از وجود دستگاه بلوری مونوکلینیک برای زئولیت ها دارد. آنالیزهای XRF و EDAX به خوبی نسبت سیلیسیم به آلومینیوم 50، 100 و 250 و فراوانی عناصر موجود در زئولیت ها را نشان دادند. تصاویر FESEM ساختار متخلخل کروی و بیضی شکل دانه های زئولیت را نشان داد. نتایج FT-IR نیز ساختار و پیوند های زئولیت ها را تعیین و گونه های شیمیائی آن ها را اندازه گیری کرد. آنالیز NH3-TPD میزان قدرت اسیدی زئولیت ها را بررسی کرد و نشان داد که زئولیت با نسبت سیلیسیم به آلومینیوم 50 بالاترین میزان قدرت اسیدی را نسبت به دو زئولیت دیگر دارد.آنالیز کروماتوگرافی گازی-طیف سنجی جرمی از محصول مایع تولید شده، تشکیل ترکیبات آروماتیکی را تائید کرد. نتایج بررسی انتخاب بهترین کاتالیست نشان داد، بهترین نسبت سیلیسیم به آلومینیوم برای تولید بالای آروماتیک ها نسبت 50 بود. اثرات عوامل دما، مقدار کاتالیست، دبی متانول و دبی نیتروژن توسط نرم افزار طراحی آزمایش نسخه 11 بررسی و بهینه شدند. شرایط عملیاتی بهینه منتخب که به کمک این نرم افزار و خارج از محدوده طراحی آزمایش تعیین شدند و در آن دما 480 درجه سانتیگراد، مقدار کاتالیست 13/0 گرم، دبی متانول 03/0 میلی لیتر بر دقیقه، دبی نیتروژن 5/7 سانتیمتر مکعب بر دقیقه و زمان 60 دقیقه بود. نتایج نشان داد در این شرایط مقدار متانول موجود در نمونه مورد اندازه گیری محصول در کمترین مقدار 6/121 میکرومول و مقدار BTX در بالاترین مقدار 6878 میکرومول بودند. اثرات GHSV،WHSV و زمان فعالیت با روش تک عاملی بررسی شدند و نتایج آنها نشان داد که برای داشتن مقدار BTX بالا و متانول پایین GHSV و WHSV و زمان فعالیت باید در محدوده پایین قرار داشته باشند. نتایج این پژوهش میزان تولید بالای آروماتیک ها در شرایط عملیاتی بهینه را با استفاده از نانو زئولیت HZSM-5 نشان داد.

توجه جهانی به علت منابع روبه پایان سوخت های فسیلی، مشکلات تغییرات آب و هوائی، و آلودگی محیط زیست به سمت انرژی های تجدیدپذیر جذب شده است. بیودیزل به علت ماهیت پاک، تجدیدپذیری، و بازده احتراق بالا یک جایگزین مناسب برای سوخت های فسیلی است. یکی از روش های تولید بیودیزل، ترانس استریفیکاسیون است که در این پژوهش، مورد استفاده قرار گرفته است. در این کار، کاتالیست ناهمگن بر پایه گرافن استفاده شد. در اولین بخش این کار، اکسید گرافن کاهش یافته از گرافیت و به وسیله روش هامرز تولید و پتاسیم بر روی آن نشانده شد. کاتالیست سنتز شده به وسیله تکنیک های FTIR ، SEM ، ASAP ، XRD ، TGA ، Raman ، و TEM تعیین مشخصات شد. اثرات شرایط عملیاتی تولید بیودیزل با استفاده از کاتالیست K2O/RGO شامل نسبت مولی متانول به روغن، مقدار کاتالیست، دما، و زمان با روش طرح آزمایش بررسی و بهینه شدند. در بخش بعدی، گرافن به وسیله روش پیرولیز از خاک اره تهیه شد. ویژگی ها و ساختار گرافن های سنتز شده به وسیله تکنیک های FTIR ، Raman ، SEM ، ASAP ، XRD ، UV-VIS DRS ، و TEM بررسی شدند؛ که با گرافن سنتز شده از روش هامرز مطابقت داشت. پتاسیم بر روی گرافن های سنتز شده نشانده شد، و در تولید بیودیزل از روغن های آفتابگردان و پسماند آشپزی به کار برده شدند. ویژگی های بیودیزل های تولید شده در توافق با استانداردهای ASTM D6751 و EN 14214 بود. حداکثر بازده تولید بیودیزل تولید شده 45/98 % بود که به بوسیله کاتالیست K2O/RGO و استفاده از روغن آفتابگردان در شرایط عملیاتی نسبت مولی متانول به الکل برابر با 5/19، مقدار کاتالیست wt.% 2، دمای °C 70، و زمان h 5/8 به دست آمد.

در سالهای اخیر تولید سوختهای نو و تجدیدپذیر به دلیل منابع محدود سوختهای فسیلی و مشکلات زیست محیطی استفاده از آنها، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. بیودیزل یکی از سوختهای زیستی تجدیدپذیر با خواص مطلوب میباشد که به لحاظ سطح تولید انرژی همتراز با سوختهای فسیلی بوده و از مواد ارزان قیمت نیز قابل تولید میباشد. با این حال، تولید بیودیزل با مشکلاتی مواجه است که یافتن یک کاتالیست پربازده و کم هزینه از مهمترین آنهاست. در این راستا در این پژوهش به بررسی و بهبود عملکرد نانوکاتالیستهای هتروژنی پتاسیم بنیان بر پایه خاکستر بادی در واکنش ترانس استریفیکاسیون روغن پسماند پخت و پز بواسطه انتخاب تقویتکننده و شرایط آماده سازی مناسب پرداخته شده است. بدین ترتیب پایه خاکستر بادی با استفاده از تقویتکننده های سریا، منیزیم و زیرکونیا به روش رسوبی سنتز و فاز فعال پتاسیم به روش تلقیح روی آنها بارگذاری شد. نتایج نشان دادند که کاتالیست با پایه کامپوزیتی خاکستر بادی -زیرکونیا سبب توزیع بهتر ذرات پتاسیم و در نتیجه افزایش کارآیی کاتالیست پتاسیم بنیان بر پایه خاکستر بادی خام و بهبود کیفیت بیودیزل تولیدی نسبت به تقویتکنندههای دیگر میشود. بکارگیری 25 درصد وزنی فاز فعال پتاسیم و استفاده از روش سونوشیمی برای بار گذاری آن در نانوکاتالیستهای پایه کامپوزیتی خاکستر بادی تقویت شده با 20 % وزنی زیرکونیا میتواند تا حد امکان خواص ساختاری و سطحی و درنهایت، فعالیت کاتالیستی را بهبود ببخشد. تعیین مشخصات کاتالیستهای سنتز شده توسط آنالیزهای XRD،FESEM ، EDX-Dot mapping ، FTIR و جذب-واجذب گاز نیتروژن انجام و ارزیابی عملکردی آنها برحسب بازده و کیفیت بیودیزل تولیدی در شرایط عملیاتی نسبت مولی متانول به روغن 12:1 ، مقدار کاتالیست 6 درصد وزنی، دمای °C 60 و مدت زمان 5 ساعت صورت گرفت. در ادامه نتایج نشان داد که بکارگیری امواج التراسوند حین فرآیند تلقیح ذرات پتاسیم موجب افزایش چشمگیر قابلیت استفاده مجدد کاتالیست میشود به گونهای که بعد از 6 مرتبه استفاده پی در پی از کاتالیست بازده بیودیزل تولیدی از 4 / 96 % به 89 % میرسد و تنها 7 % افت فعالیت داشت در حالی که در نمونه تلقیحی حدوداً 16 % افت فعالیت را خواهیم داشت. این پایداری بهتر فعالیت را میتوان ناشی از عمدتاً برهمکنش قوی میان سایتهای فعال پتاسیم و پایه کامپوزیتی و نیز وجود سایتهای فعال زیاد در نمونه سنتزی دانست. بعلاوه، اندازه گیری مشخصات بیودیزل تولیدی و مقایسه با استانداردهای این سوخت، تولید بیودیزل با کیفیت بالا را نشان داد.

شمع به عنوان محصولی درگرمایش و روشنایی استفاده می شود اما امروزه نقش شمع در زیبایی و دکوراسیون پررنگ است به همین خاطر شکل ظاهری و عملکرد سوخت شمع بسیار مورد اهمیت است. یکی از مهم ترین اجزای شمع فتیله شمع است و یکی از مشکلات اکثر تولیدکنندگان شمع مرکز بودن فتیله است چراکه برای رسیدن به شمعی با سوختی یکنواخت، داشتن زمان سوخت مناسب، سوختن تدریجی، داشتن حوضچه سوخت مناسب، جلوگیری از اشک دادن شمع و مشکلات ایمنی مرکز بودن فتیله بسیار حائز اهمیت است. افزایش رقابت و وجود محصولات مشابه سبب کاهش توان رقابتی شرکت ها شده و تنها راه بقای آنان در گرو محصولات باارزش بیشتر و کیفیت فوق العاده می باشد و این مستلزم نوآوری و تحول در عرضه تولیدات و خواسته های مشتریان می باشد. در این راستا برای رسیدن به فتیله با ایستایی وپایداری مناسب از یک پوشش پلیمری بهره گرفته شد که پس از تست های مورد نظراز وکس های مورد نظر اعم از بررسی نقطه کانجلینگ، درجه نفوذ و بررسی شعاع گردش، تست در مرحله صنعتی و در قسمت خط تولید انجام شد ودر نهایت تست سوخت شمع مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب انتخاب شده نهایی استفاده از 85 درصد پارافین و 15درصد پلی اتیلن به عنوان پوشش فتیله است. در نهایت آنالیز FTIR,SEM وTGA برای ترکیب انتخاب شده مورد بررسی قرار گرفت که نتایج حاکی از وجود پلی اتیلن در ترکیبی همگن، پایدارویکنواخت به دور از پدیده تجمع از پارافین+پلی اتیلن بود. در بررسی اقتصادی نهایی از این پزوهش افزایش 25 درصدی تولید، کاهش74 درصدی ضایعات در قسمت کنترل نهایی خط تولید وارمر و کاهش67 درصدی ضایعات فتیله در قسمت مونتاژاست.

در سال های اخیر، فرآیندهای فتوکاتالیستی در حضور نانومواد اکسید روی به عنوان یک روش مؤثر و ارزان برای تخریب آلاینده های کشاورزی ازجمله علف کش ها مورد توجه قرارگرفته اند. بااین حال، به کارگیری این نانومواد فتوکاتالیستی با محدودیت هایی از قبیل بازترکیب سریع الکترون-حفره، ظرفیت جذب پایین، تمایل به انباشتگی در محلول و نیز بازیابی دشوار مواجه می باشند. ازجمله راهکارهای مؤثر به منظور غلبه بر این مشکلات، بارگذاری نانوذرات با ظرفیت جذب بالا و نیز تشکیل ساختارهای نانومواد یک بعدی است. در این راستا، بنتونیت به عنوان یک آلومیناسیلیکات متخلخل طبیعی به دلیل هزینه پایین، فراوانی، سطح زیاد و نیز یک جاذب عالی، گزینه ای مطلوب برای بارگذاری بشمار می رود. از طرفی، به نظر می رسد که نانوالیاف در مقایسه با سایر نانوساختارها به دلایلی چون کاهش انباشتگی، انتقال بار سطحی پایین و قابلیت جداسازی بالا از محلول، فرم ایده آلی برای به کارگیری در فرآیندهای فتوکاتالیستی باشند. لذا در این تحقیق، کارآیی نانوالیاف ZnO سنتزی به روش های الکتروریسی و الکتروسانتریفوژریسی و نیز نانوالیاف کامپوزیتی ZnO/Bentonite الکتروسانتریفوژریسی شده با ترکیب درصدهای مختلف بنتونیت (5/2، 5، 10، 15 و %.wt 30) در تخریب آلاینده بنتازون مورد بررسی قرار گرفت. خصوصیات نمونه های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای XRD، FESEM/EDX، DRS، PL، FTIR و TGA مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج حاصل از آنالیزهای شناسایی، تشکیل ساختار کریستالی نانوالیاف اکسید روی، حضور نانوذرات بنتونیت و توزیع عالی آن ها بر روی نانوالیاف، حذف کامل قالب پلیمری PVP و نیز کاهش بازترکیب حامل های بار را نشان می دهند. نتایج ارزیابی عملکردی گویای اثربخشی ساختار نانوالیاف و همچنین حضور نانوذرات بنتونیت بر روی عملکرد نیمه رسانای ZnO در فرآیند حذف فتوکاتالیستی بنتازون، از طریق افزایش جذب مولکولی، قابلیت بازیابی و نیز جلوگیری مؤثر از بازترکیب الکترون-حفره می باشد. با افزودن مقدار %.wt 5 بنتونیت حداکثر میزان حذف به دست آمد. این در حالی است که با به کارگیری مقدار بیشتر بنتونیت به دلیل ایجاد ممانعت نوری درنتیجه پوشش سطحی نانوالیاف و نیز کاهش تعداد سایت های فعال در دسترس، بازده حذف کاهش یافت. مطالعات سینتیکی نیز بیانگر سرعت تخریب بیشتر آلاینده توسط نانوالیاف کامپوزیتی حاوی %.wt 5 بنتونیت و تبعیت نتایج از واکنش مرتبه اول دارد. مدل سازی و بهینه سازی فرآیند فتوکاتالیستی با استفاده از طراحی مرکب مرکزی (CCD) و در نظر گرفتن چهار فاکتور غلظت آلاینده، مقدار فتوکاتالیست، pH محلول و زمان واکنش بررسی شد. در شرایط بهینه عملیاتی (غلظت آلاینده ppm 11/10، مقدار کاتالیست g/L 33/0، 92/8 =pH و زمان تابش 85 دقیقه) میزان تخریب نوری 3/98% به دست آمد. بعلاوه، فتوکاتالیست بهینه پس از 4 مرحله استفاده مجدد، حداقل مقدار افت فعالیت را در مقایسه با نانوذرات ZnO داشت که نشان از قابلیت استفاده مجدد این فتوکاتالیست می باشد.

Nanotechnology is crucial in the development of ecologically sustainable energy. Flexible piezoelectric nanogenerators are nanostructure-based systems that transform environmental mechanical energy to electrical energy. The electro-centrifugal technique of producing nanofibers combines centrifugal and electrostatic forces. Using the electro centrifugation process, a piezoelectric nanogenerator based on PVDF nanofibers and Ag-rGO nanoparticles was synthesized in this study. To begin, we examined three factors: polymer solution concentration, voltage and rotational speed. Next, we electrocentrifuged nanofibers and added Ag-rGO nanoparticles in four concentrations: 0.5, 1, 1.5 and 2 ml. The FT-IR infrared spectrum, XRD diffraction, and FESEM pictures were used to characterize the nanofibers characteristics. The findings indicate that the inclusion of nanoparticles increases the β phase percentage and output voltage of the nanogenerator. The optimal concentration of polymer solution, spinner rotation speed and voltage are 15wt.%, 1900 rpm and 17 kV, respectively. The amount of β phase was determind in the presence of four nanoparticles, with a maximum value of 88.52% in 1.5 ml of Ag-rGO nanoparticles

پاراکوات یکی از متداولترین علف کش های مورد استفاده به منظور افزایش بهره وری محصولات کشاورزی از طریق جلوگیری از رشد علف های هرز می باشد. با این وجود، نفوذ پاراکوات به درون آب و خاک، مشکلات جدی زیست محیطی را سبب شده و لذا حذف مؤثرآن بسیار ضروری به نظر می رسد. در سال های اخیر فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته فتوکاتالیستی در حضور نیمه رسانای TiO2 به عنوان یک روش مؤثر و ارزان برای تخریب آلاینده های آلی، مورد توجه قرار گرفته است. بازترکیب سریع جفت های الکترون-حفره، ظرفیت جذب پایین، تمایل به انباشتگی نانوذرات و نیز بازیابی دشوار از دلایل اصلی کارآیی نه چندان مطلوب فتوکاتالیست TiO2 به شمار می روند. از جمله راهکارهای مؤثر به منظور غلبه بر این مشکلات، تثبیت نانوذرات نیمه رسانا روی یک پایه متخلخل و نیز تشکیل ساختار اتصال ناهمگون است. بدین منظور، WO3 با شکاف انرژی باریک و قدرت اکسیداسیون بالا، گزینه ای مطلوب برای تشکیل یک ساختار اتصال ناهمگون مناسب با تیتانیا می باشد. از طرفی، دیاتومه به عنوان یک ماده سیلیکایی متخلخل طبیعی به دلیل هزینه پایین، فراوانی ونیز ظرفیت جذب بالا، می تواند پایه مناسبی برای فتوکاتالیست باشد. در این پژوهش، اثر هم افزایی تشکیل ساختار اتصال ناهمگون TiO2-WO3 و حضور پایه متخلخل دیاتومه در تخریب نوری پاراکوات مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا، اثر روش بارگذاری نیمه رساناها روی پایه دیاتومه، بکارگیری ترکیب درصدهای مختلف WO3 در ساختار فتوکاتالیست سه تایی اتصال ناهمگون و نیز نقش پارامترهای عملیاتی مؤثر در بازده فرآیند با استفاده از روش طراحی آزمایش مرکب مرکزی با چهار فاکتور در پنج سطح مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج، گویای اثربخشی حضور دیاتومه به عنوان پایه و همچنین نیمه رسانای WO3 در کنار تیتانیا برای تشکیل ساختار اتصال ناهمگون مناسب بر روی عملکرد نیمه رسانای TiO2 در فرآیند حذف فتوکاتالیستی پاراکوات می باشد. مطالعات نشان داد که روش سنتز رسوبی به دلیل بهبود خصوصیات فتوکاتالیستی مانند مورفولوژی یکنواخت، پراکندگی خوب سایت های فعال و برهمکنش قوی فلز-پایه، روش مناسبی برای سنتز ترکیب سه تایی TiO2-WO3/Diatomite می باشد. بکارگیری مقدار wt.% 5 از WO3 در ترکیب فتوکاتالیست سنتزی، بیشترین بازده را از خود نشان داد که این امر به دلیل پراکندگی و توزیع مطلوب ذرات، مورفولوژی یکنواخت، شکاف انرژی مناسب و سرعت پایین بازترکیب جفت های الکترون-حفره در این نمونه نسبت به سایر نمونه ها بودکه توسط آنالیزهای FESEM، EDX، UV-vis و PL نیز به اثبات رسید. با بررسی نحوه اثرگذاری پارامترهای عملیاتی مؤثر و تعاملاتشان روی پاسخ، می توان دریافت که حداکثر میزان حذف فتوکاتالیستی پاراکوات (1/97%) در شرایط بهینه pH برابر با 21/7، مقدار فتوکاتالیست g/L 38/1، ، غلظت آلاینده ppm 59/12 و مدت زمان min 78/121 به دست می آید. بعلاوه فتوکاتالیست بهینه پس از 5 مرحله استفاده مجدد، حداقل مقدار افت فعالیت را داشت که نشان از قابلیت استفاده مجدد این فتوکاتالیست می باشد.

امروزه، کشورهای زیادی سعی در تولید بیودیزل از روغن های گیاهی و حیوانی دارند تا بر بحران کاهش منابع سوخت های فسیلی، و آلودگی های ناشی از آنها غلبه کنند. دراینکار، برای تولید بیودیزل از روغن های آفتابگردان و پسماند آشپزی از روش ترانس استریفیکاسیون استفاده می شود. کاتالیست مغناطیسی K compounds/Fe3O4 که بوسیله روش سل-ژل تهیه شده بود، استفاده شد. مقدار پتاسیم کاتالیست بهینه شد. دمای بهینه تکلیس °C 550 تعیین شد. تکنیک هائی شامل XRD، XRF ، FTIR ، EDAX ، SEM ، ASAP ، و VSM برای شناسائی کاتالیست K compounds/Fe3O4 بکار برده شدند. نتایج XRD ، تشکیل KFeO2 و Fe3O4 را تائید کردند. تصاویر SEM ساختار متخلخل کاتالیست را نشان دادند. آنالیز GC-mass تشکیل متیل استرهای اسید چرب یا بیودیزل را تائید کردند. اثرات پارامترهای عملیاتی شامل دمای راکتور، مفدار کاتالیست، مقدار متانول، و زمان بررسی و بهینه شدند. در شرایط عملیاتی بهینه، دمای راکتور °C 65 ، مقدار کاتالیست wt.% 5، نسبت مولی متانول به روغن 12، و زمان 8 ساعت، حداکثر بازده تولید بیودیزل به روغن آفتابگردان 28/96 % و به روغن پسماند آشپزی 05/ 84 % بود.

Energy harvesting, production, recording, and storage are critical for electronics. This energy is derived from solar, wind, thermal, and kinetic energy and is used to power low-power equipment. Many efforts have been made to capture energy in order to provide electricity in instances where the battery cannot be replaced. Nano generators are energy producers that may both supplement and, in some situations, replace batteries in small electronic devices. Piezoelectric materials are frequently employed as the primary component of various nanogenerators. Recent research on polymeric and composite piezoelectric alternatives in thin films and nanofibers has resulted in the development of nanogenerators. Most researchers are working on piezoelectric nano generators that can gather and store enough energy from ambient vibrations. Because the cost of creating electrical energy is so high, nano generators have a critical ability to replace sources in the near future. Produce energy and use it in electronic equipment such as mobile laptop batteries, electronic chips, LED, and sensors, among other things. To generate energy from nano generators, we need a reliable source of mechanical stresses and strains to provide maximum power with least action. This study aims to develop flexible nano generators with excellent piezoelectric efficiency. To achieve the stated aim, graphene oxide was first produced, then reduced graphene oxide was created via reactions, and finally a reduced graphene oxide/zinc oxide nanocomposite was made in five distinct ratios. This nanocomposite was created based on the tests created with the experiment design program, and a little quantity was added as an addition to the polymer solution. Finally, using a mechanical vibration mechanism, nanogenerators based on this composite nanofiber were created and exposed to a frequency of 1 Hz. The output voltages of the nanogenerators were measured. The synthesis conditions of composite nanofibers were then investigated, including electrospinning device voltage, polymer concentration, composite nanoparticle concentration, as well as the ratio of these nanoparticles on the structure, beta phase increase or decrease, nanogenerator output voltage, and PVDF fiber properties.

امروزه، رشد سریع جمعیت، توسعه صنعت، افزایش تقاضا برای انرژی، نوسانات قیمت نفت، گرم شدن کره زمین به علت انتشار گازهای گلخانه ای، آلودگی محیط زیست، و کاهش ذخایر سوخت های فسیلی جستجو برای منابع جدید انرژی را ضروری ساخته اند. یکی از منابع با ارزش جایگزین سوخت های فسیلی، بیودیزل است. در اینکار، به منظور تولید بیودیزل کاتالیست مرکب نانوساختار K compounds/Al2O3 به وسیله روش سل-ژل احتراقی اوره سنتز شد و در ترانس استریفیکاسیون روغن آفتابگردان و پسماند روغن پخت و پز بکار برده شد. آنالیزهایی مانند XRF، ICP، XRD، FESEM، FTIR، ASAP و TGA برای شناسایی کاتالیست سنتز شده، بکار برده شدند. تصاویر FESEM نشان داد که نمونه سنتز شده با روش سل-ژل احتراقی دارای ساختار متخلخلی است. آنالیز XRD نشان داد که کاتالیست سنتز شده ساختار آمورف دارد. تعیین مساحت سطح ویژه و اندازه منافذ متخلخل کاتالیست سنتز شده با آنالیز ASAP انجام گرفت. آنالیز GC-mass بیودیزل تولید شده، تشکیل متیل استرها را تائید کرد. اثرات شرایط عملیاتی مختلف مانند نسبت مولی متانول به روغن، مقدار کاتالیست، دمای واکنش، و زمان به وسیله نرم افزار طراحی آزمایش DX-11 بررسی و بهینه شدند. شرایط عملیاتی بهینه برای تولید بیودیزل نسبت مولی متانل به روغن 17:1، مقدار کاتالیست 25/8 درصد وزنی، دمای 70 درجه سانتی گراد و مدت زمان 7 ساعت تعیین شد. در این شرایط بازده تولید بیودیزل برای روغن آفتابگردان 74/88 %، و برای پسماند روغن پخت و پز 01/82 % بود. ویژگی های بیودیزل تولید شده مانند دانسیته، ویسکوزیته، نقطه ابری شدن، نقطه ریزش، عدد اسیدی و عدد ستان اندازه گیری و با استانداردها مقایسه شدند. نتایج این پژوهش، تولید بیودیزل با بازده و کیفیت بالا را نشان داد.

پسماند کوره های نیروگاهی به دلیل داشتن فلزات سمی برای محیط زیست بسیار خطرناک هستند. از طرفی دیگر نیاز صنایع به این فلزات منجر به توجه بیش از پیش به این پسماندها و بازیابی فلزات از آنها شده است. در این تحقیق روش سونوبیولیچینگ بر پایه استفاده از عصاره لیمو جهت استخراج فلزات وانادیوم و نیکل از پسماند کوره های نیروگاهی به کار گرفته شد. از روش سطح پاسخ به منظور بهینه سازی فاکتورها استفاده گردید. نتایج نشان داد که در شرایط بهینه شامل غلظت هیدروژن پراکسید 10% حجمی - حجمی، توان التراسونیک 158/89 وات، چگالی پسماند 0.01% وزنی - حجمی و غلظت عصاره لیمو 27.94% حجمی - حجمی، راندمان بازیابی فلزات وانادیوم و نیکل به ترتیب 88.68% و 6.01% به دست آمد. به منظور بررسی سینتیک فرایند از مدل هسته کوچک شونده استفاده شد و مرحله نفوذ در شبکه جامد برای هر دو فلز به عنوان مرحله کنترل کننده سرعت تعیین شد. پارامترهای ترمودینامیکی فرایند نیز مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که مقدار H و S برای وانادیوم به ترتیب kJ/mol 17.01 و 480.64 j/mol و برای نیکل 20.67 kj/mol و -300.302 j/mol به دست آمد. همچنین از روش ترسیب برای جداسازی وانادیوم از محلول بعد از فرایند سونوبیولیچینگ استفاده شد و نتایج نشان داد که وانادیوم با خلوص بالایی جداسازی شد.

وجود فلزات سنگین در آب موجب مشکلات جدی برای سلامتی انسان و سایر موجودات زنده می شود. جذب سطحی یکی از روش های حذف آلاینده ها از آب و پساب است. بیوجاذب ها که معمولا پسماندهای کشاورزی هستند و ارزان قیمت و در دسترس اند، می توانند به عنوان راهکاری کارآمد برای حذف فلزات سنگین به کار روند. در این کار، برای حذف آهن(III) از بیوجاذب هسته خرما، و برای حذف کروم (IV)از هسته خرما، مگنتیت(〖Fe〗_3 O_4) و هسته خرمای مغناطیسی شده استفاده شد. نتایج حذف آهن(III) با هسته خرما، جذب سطحی گرماگیر را نشان داد که از مدل لانگمویر پیروی می کرد و حداکثر ظرفیت جذب سطحی mg/g 5/10 بود. سینتیک جذب سطحی بسیار سریع بود و در حدود min 30 به تعادل رسید. سینتیک جذب سطحی از مدل شبه مرتبه دوم پیروی می کرد. سپس، جذب سطحی کروم(VI) توسط جاذب های هسته خرما، مگنتیت و هسته خرمای مغناطیسی شده بررسی شد. در همه موارد جذب سطحی ماهیت گرماگیر داشت. جذب سطحی کروم(VI) از مدل لانگمویر پیروی می کرد که حداکثر جذب سطحی در جاذب های هسته خرما، مگنتیت و هسته خرمای مغناطیسی شده به ترتیب 66/0، 5/10 و mg/g 88/2 بود. سینتیک جذب سطحی کروم(VI) توسط جاذب ها از مدل شبه مرتبه دوم پیروی می کرد. نتایج نشان دادند که هسته خرما جاذب خوب و ارزان قیمتی برای حذف آهن(III) و جاذب هسته خرمای مغناطیسی شده، جاذب خوبی برای حذف کروم(VI) از آب است. خاصیت مغناطیسی جاذب سنتز شده موجب جداسازی آسان آن از آب می شود.

پساب های دارویی به دلیل اثراتی که بر سلامت انسان و محیط زیست دارند جزو خطرناک-ترین پساب ها محسوب می شوند. در این میان، تتراسایکلین ها به طور گسترده ای به منظور آنتی-بیوتیک در جهان استفاده و به راحتی وارد محیط زیست می شوند. خطرناک ترین اثر آنتی بیوتیک ها در محیط زیست، توسعه چند سویه باکتریایی و افزایش مقاومت آن هاست. فرآیند فتوکاتالیستی اکسیداسیون پیشرفته با نیمه هادی TiO2 یک روش مؤثر جهت تخریب آلودگی های مضر آلی همانند داروهایی مانند آنتی بیوتیک ها می باشد. با این حال، کاربرد نیمه هادی TiO2 به دلیل مساحت سطح کم، تجمع و نوترکیبی الکترون ها و حفره های تولیدشده توسط نور محدودشده است. الکتروریسی یکی از روش های سنتز فتوکاتالیست ها به صورت نانوالیاف است که باعث افزایش مساحت سطح و جلوگیری از تجمع حین سنتز می شود. در این پژوهش، با استفاده از روش الکتروریسی نانو الیاف های فتوکاتالیستی TiO2 سنتز و جهت تجزیه آنتی بیوتیک تتراسایکلین مورداستفاده قرار گرفتند. نانوذرات CuO جهت کاهش نوترکیبی الکترون ها و حفره های تولیدشده توسط نور و افزایش راندمان بر روی نانوالیاف ها TiO2 بارگذاری شدند. مشخصه یابی فتوکاتالیست های کامپوزیتی سنتز شده با روش های FESEM، XRD، DRS، PL، BET و EDX انجام شد. تصاویر FESEM سنتز فتوکاتالیست ها به صورت نانوالیاف و توزیع عالی نانوذرات CuO بر روی آن ها را نشان داد. آنالیز های XRD و EDX به ترتیب نشان دادند که ساختار کریستالی آناتاز TiO2 تشکیل و سنتز فتوکاتالیست ها به صورت خالص انجام گرفته است. نتایج آنالیز DRS و PL تأثیر بارگذاری نانوذرات CuO بر روی نانوالیاف و کاهش شکاف باند نانوالیاف های TiO2 و درنهایت کاهش نوترکیبی الکترون ها و حفره های تولیدشده توسط نور را تائید کردند. مساحت سطح ویژه و اندازه منافذ متخلخل نانوالیاف های فتوکاتالیستی سنتز شده با آنالیز BET انجام گرفت. در انجام آزمایش های بررسی فعالیت فتوکاتالیستی ابتدا فتوکاتالیست بهینه شد و مقدار بارگذاری 10% وزنی نانوذرات CuO به عنوان فتوکاتالیست کامپوزیتی بهینه انتخاب شد که در مدت زمان 2 ساعت راندمان حذف 80/73% ارائه کرد. سپس، با استفاده از نرم افزار طراحی آزمایش Design Expert شرایط عملیاتی فرآیند شامل زمان واکنش، دوز کاتالیستی و pH بهینه شدند که در شرایط بهینه راندمان حذف 87/85% در مدت زمان 78 دقیقه به دست آمد.

نگرانی روزافزون در مورد آلاینده های محیط زیستی آب، نیاز به استفاده از فرآیندهای موثر حذف را ضروری می سازد. فرآیند فتوکاتالیستی یک روش موثر و ارزان برای تخریب کامل آلاینده های آبی و جایگزینی برای روش های موجود مطرح است. با این حال، چالش هایی از قبیل بازترکیب سریع الکترون-حفره، جذب پایین نور مرئی و سینتیک پیچیده مانع از صنعتی شدن این فرآیند شده است. در راستای موانع موجود، توجه محققان به سنتز فتوکاتالیست های ناهمگون از طریق اتصال بین دو نیمه رسانا و بارگذاری بر روی پایه جاذب در راستای افزایش فعالیت فتوکاتالیستی معطوف شده است. لذا در این تحقیق کارایی نانوکامپوزیت سنتز شده CuO-10%TiO2/MCM-41 با درصدهای مختلف وزنی مس اکسید با دو روش بارگذاری تلقیح و التراسوند در تخریب تتراسایکلین مورد بررسی قرار گرفت. خصوصیات نانوکامپوزیت های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای XRD ،FESEM ،EDX ، BET،DRS و PLS مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج XRD تشکیل ساختار کریستالی مس و تیتانیا را تایید کرد. آنالیز FESEM تولید ذرات کوچک در مقیاس نانومتری با توزیع یکنواخت را نشان داد. آنالیز BET سطح ویژه بالا و مزوحفره بودن را برای کاتالیست های نانوساختار سنتزی تایید کرد. نتایج بدست آمده از DRS و PLS تاثیر مثبت افزودن مس اکسید را برای کاهش شکاف انرژی و بازترکیب الکترون-حفره اثبات کرد. جهت ارزیابی عملکرد فتوکاتالیست ها، نمونه های سنتز شده در فرآیند تخریب تتراسایکلین مورد استفاده قرار گرفتند. مشاهدات نشان داد که افزودن % 5 وزنی مس اکسید منجر به افزایش فعالیت فتوکاتالیستی به دلیل پراکندگی مناسب ذرات و جلوگیری موثر از بازترکیب الکترون-حفره شده است. همچنین در مقایسه دو روش سنتز، روش التراسونیک به دلیل توزیع یکنواخت ذرات عملکرد بهتری را در تخریب تتراسایکلین نشان داد. اث‍ر پ‍ارام‍ت‍ره‍ای اصلی از ج‍م‍ل‍ه غلظت اولیه آلاینده ، دوز فتوکاتالیست، pH، شدت نور و زم‍ان واک‍ن‍ش ب‍ر روی ب‍ازده‍ی تخریب م‍ورد م‍طال‍ع‍ه ق‍رار گرفت. مدل سازی و بهینه سازی فرآیند فتوکاتالیستی تخریب تتراسایکلین ب‍ا اس‍ت‍ف‍اده از طرح مرک‍‍ب م‍رک‍زی (CCD) بررسی ش‍د و نتایج ب‍دس‍ت آم‍ده ب‍ا مقادیر پیش بینی شده ت‍وس‍ط ش‍ب‍ک‍ه عصبی مصنوعی (ANN) مقایسه ش‍د. م‍دل ANN ب‍ه ص‍ورت پ‍س ان‍ت‍ش‍ار خ‍طا و ت‍وپ‍ول‍وژی 5:9:1 ب‍ا ت‍اب‍ع ان‍ت‍ق‍ال سیگموئید ب‍رای لایه ی میانی ت‍وس‍ع‍ه داده ش‍د. ت‍طاب‍ق بسیار خوبی بین مقادیر پیش بینی شده ت‍وس‍ط م‍دل ه‍ای بکارگرفته شده م‍ش‍اه‍ده گردید. مقادیر R2 ب‍رای م‍دل ه‍ای CCD و ANN به ترتیب ب‍راب‍ر ب‍ا 995/0 و 997/0 بدست آمد. در شرایط بهینه عملیاتی (غ‍ل‍ظت آلاینده mg/L81/22، دوز فتوکاتالیست 1/15 g/L، سه لامپ، pH=7 و مدت 110 دقیقه) بیشترین مقدار تخریب 91 درصد بدست آمد.

آلاینده هائی مثل پساب های داروئی اثرات خطرناکی بر محیط زیست دارند؛ بنابراین، جداسازی این آلاینده های آلی از پساب ها موضوع اصلی خیلی از تحقیقات جدید است. در اینکار، نانوسیم های اکسید روی تقویت شده با اکسید مس، اکسید سریم بعنوان فتوکاتالیست برای تجزیه فتوکاتالیستی محلول آبی سیپروفلوکساسین بکار برده شد. ابتدا، نرم افزار طرح آزمایش (نسخه 10)، روش سطح پاسخ، و طرح مرکب مرکزی برای بهینه کردن مقدار مس و سریم بر روی پایه اکسید روی بکار برده شد. فتوکاتالیست بهینه شده بوسیله ICP ، XRD، EDAX ، MIP ، SEM شناسائی شد. نتیجه ICP ترکیب درصد فتوکاتالیست بهینه را نشان می دهد: ZnO71/97/ CuO24/2/CeO204/0 فازهای کریستالی اکسید روی (ورتزایت)، اکسید مس (منوکلینیک)، و اکسید سریوم (کیوبیک) بوسیله XRD تعیین شدند. تصاویر SEM ، اکسید مس، اکسید سریوم را بر روی سطح ورق روی که نانوسیم اکسید روی بر سطح آن رشد کرده بود، را نشان می دهند. شرایط عملیاتی آزمایش های ناپیوسته مثل مقدار فتوکاتالیست، pH محلول، و زمان بوسیله نرم افزار طرح آزمایش (نسخه 10) مدل و بهینه شدند. تجزیه و تحلیل آماری تطبیق خوب پیش بینی های مدل با داده های تجربی را نشان داد. نتایج تجربی نشان داد که تجزیه فتوکاتالیستی محلول سیپروفلوکساسین از سینتیک مرتبه دوم پیروی می کند. ml100 از محلول سیپروفلوکساسین با غلظت ppm 10 و pH محلول 7 با بکار بردن چهار قطعه از فتوکاتالیست ZnO71/97/ CuO24/2/CeO204/0 تحت تابش پرتو UV بعد از min 90 تجزیه شد و راندمان جداسازی 9/88٪ بود.