پایان نامه بررسی سنتیک فرایندهای تخریب فوتوکاتالیزوری 5-4-(دی متیل آمینو بنزیلیدن) ردانین در مجاورت فوتوکاتالیزورهای نانو تیتانیوم دی اکسید و نانو روی اکسید

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :شیمی

گرایش :معدنی

عنوان : بررسی سنتیک فرایندهای تخریب فوتوکاتالیزوری 5-4-(دی متیل آمینو بنزیلیدن) ردانین در مجاورت فوتوکاتالیزورهای نانو تیتانیوم دی اکسید و نانو روی اکسید

دانشگاه یاسوج

دانشکده علوم پایه

گروه شیمی

 

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته ی شیمی گرایش معدنی

عنوان پایان نامه

بررسی سنتیک فرایندهای تخریب فوتوکاتالیزوری 5-4-(دی متیل آمینو بنزیلیدن) ردانین در مجاورت فوتوکاتالیزورهای نانو تیتانیوم دی اکسید و نانو روی اکسید

استاد راهنمای اول:

دکتر مرتضی منتظرظهوری

استاد راهنمای دوم:

دکتر غلامرضا کریمی پور

استاد مشاور:

دکتر مهراورنگ قائدی

شهریورماه 1390

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                                    صفحه

فصل اول: مروری بر تحقیقات انجام شده

1-1- راه كاری نوین برای حفظ محیط زیست از آلودگی و سموم صنعتی…………………………………………………………………………………. 2

1-2- نانو تكنولوژی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3

1-2-1- روش‌های ساخت مواد نانو………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3

1-3- خواص نانو ذرات……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 4

1-3-1- اثرات مضر نانو ذرات ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 5

1-4- نانو فتوكاتالیست………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 5

1-5- كلیات و تعاریف فوتوكاتالیزور …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 7

1-5-1- سطوح انرژی نوار هدایت و ظرفیت نیمه رسانا ……………………………………………………………………………………………………………………. 8

1-5-2- جلوگیری از تركیب مجدد الكترون – حفره با بهره گرفتن از اكسیژن…………………………………………………………………………. 9

1-5-3- تشكیل گونه فعال اكسیژن و فواید آن ………………………………………………………………………………………………………………………………. 9

1-5-4-  تأثیر هیدروژن پراكسید بر سرعت فرایند فوتوكاتالیزوری…………………………………………………………………………………….. 11

1-5-5- نقش رادیكال هیدروكسیل در واکنش‌های اكسیداسیون ……………………………………………………………………………………….. 11

1-5-5-1-  مکانیسم و مراحل تشکیل رادیکال هیدروکسیل ………………………………………………………………………………………….. 12

1-6- عملکردهای کلی فتو کاتالیست­ها ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 13

1-7- نانو ذرات تیتانیم دی اكسید (₂TiO) ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 14

1-7-1- برر.سی خواص فوتوالقایی ₂TiO (تیتانیم دی اكسید) …………………………………………………………………………………………… 16

1-7-1-1- خواص فوق آب دوستی………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 16

1-7-2- روش‌های سنتز تیتانیا……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 17

1-7-3- کاربرد­های نانو تیتانیوم دی اکسید………………………………………………………………………………………………………………………………….. 18

1-8- بررسی نانو ذرات روی اکسید (ZnO) ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 19

1-9- جذب سطحی در فرایند فوتوکاتالیزوری …………………………………………………………………………………………………………………………………… 20

1-9-1- مکانیزم‌های جذب سطحی ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 21

1-9-2- جاذب‌ها ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 22

1-10- راه کارهایی برای بالا برد فعالیت فوتوكاتالیکی …………………………………………………………………………………………………………………… 22

1-10-1- قرار دادن فلزات ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 23

1-10-2- ترکیب نیمه هادی‌ها با هم ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 23

1-10-3- استفاده از نگه‌دارنده‌ها ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 24

1-11- نانو پوشش‌های هوشمند تصفیه کننده هوا …………………………………………………………………………………………………………………………. 24

1-11-1- عملکرد نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید در پوشش‌های تصفیه کننده هوا …………………………………………………….. 24

1-11-2- نانو پوشش‌های هوشمند خود تمیز شونده ………………………………………………………………………………………………………………. 25

1-11-3-  پوشش‌های آب گریز خود تمیز شونده………………………………………………………………………………………………………………………. 25

1-11-4- پوشش‌های آب دوست خود تمیز شونده ………………………………………………………………………………………………………………….. 25

1-11-5- نانو پوشش‌های هوشمند زیست فعال …………………………………………………………………………………………………………………………. 26

1-12- مدل سینتیكی لانگمویر- هینشل وود …………………………………………………………………………………………………………………………………… 26

1-12-1-  تبعیت مدل اصلاح شده لانگمویر- هینشل وود از سینیتیك درجه یك …………………………………………………… 28

فصل دوم:  بخش تجربی

2-1- معرف‌ها و مواد مورد استفاده ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 30

2-2- دستگاه‌های مورد استفاده ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 31

2-2-1- سانتریفوژ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 31

2-2-2-  pHمتر ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 31

2-2-3- طیف سنج ماورا بنفش- مرئی (UV-VIS) ……………………………………………………………………………………………………………….. 31

2-2-4- دستگاه فوتوشیمیایی ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 32

2-3- تهیه محلول 2/0 مولار اسید کلریدریک ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 33

2-4- تهیه محلول 1/0 مولار پتاسیم هیدروژن فتالات …………………………………………………………………………………………………………………. 33

2-5- تهیه محلول 1/0 مولار سدیم هیدروکسید ……………………………………………………………………………………………………………………………… 33

2-6- تهیه محلول 1/0 مولار پتاسیم دی هیدروژن فسفات ……………………………………………………………………………………………………….. 33

2-7- تهیه محلول 5/0 مولار پتاسیم هیدروژن فسفات ………………………………………………………………………………………………………………… 34

2-8- تهیه محلول 025/0 مولار بوراکس …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

2-9- تهیه محلول‌های بافر با­pH های مختلف ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

2-9-1- تهیه محلول با pH برابر 1 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

2-9-2- تهیه محلول با pH برابر 2 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

2-9-3- تهیه محلول با pH برابر 3 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

2-9-4- تهیه محلول با pH برابر 4 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

2-9-5- تهیه محلول با pH برابر 5 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34

2-9-6- تهیه محلول با pH برابر 7 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 35

2-9-7- تهیه محلول با pH برابر 8 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 35

2-9-8- تهیه محلول با pHبرابر 9 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 35

2-9-9- تهیه محلول با pHبرابر 10 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 35

2-9-10- تهیه محلول با  pHبرابر 11 …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 35

2-9-11- تهیه محلول با pHبرابر 12 …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 35

2-10- اندازه گیری کمی غلظت معرف شیمیایی آلی …………………………………………………………………………………………………………………….. 35

2-11- بررسی نوع فوتوکاتالیزور و به دست آوردن بهترین فوتوکاتالیزور برای تخریب

فوتوشیمیایی معرف شیمیایی آلی …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 36

2-12- بهینه کردن پارامترهای موثر بر واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین …………………………………………………………………….. 36

2-12-1- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) ……………………………………………………………………….. 36

2-12-1-1- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز ) بر روی واکنش تخریب

فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر 9……………………………………………………………………………………. 36

2-12-1-2- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب

فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر 10 ………………………………………………………………………………. 36

2-12-1-3- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب

فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر 11 ………………………………………………………………………………. 37

2-12-1-4- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب

فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر 12 ………………………………………………………………………………. 37

2-12-1-5- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب

فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر 13 ………………………………………………………………………………. 37

2-12-2- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور  نانو روی اکسید (ZnO) …………………………………………………………………………………… 38

2-12-2-1- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین  در محلول بافری با pH برابر 9 …………………………………………………………………………………………………………… 38

2-12-2-2- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین در محلول بافری با pH برابر 10 …………………………………………………………………………………………………………. 38

2-12-2-3-  بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین در محلول بافری با pH برابر 12 …………………………………………………………………………………………………………. 39

2-12-2-4-  بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین در محلول بافری با pH برابر 13 …………………………………………………………………………………………………………. 39

2-12-3- بررسی اثر مدت زمان تابش نور ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 39

2-12-3-1- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو تیتانیوم

دی اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر ………………………………………………………………………………………….. 39

2-12-3-2- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو تیتانیوم

دی اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر 10 …………………………………………………………………………………. 40

2-12-3-3-  بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو تیتانیوم

دی اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر 11 …………………………………………………………………………………. 40

2-12-3-4- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو تیتانیوم

دی اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر 12 …………………………………………………………………………………. 40

2-12-3-5- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو تیتانیوم

دی اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر 13 ………………………………………………………………………………….. 41

2-12-4-1- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر 9 …………………………………………………………………………………………… 41

2-12-4-2- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر 10 ……………………………………………………………………………………….. 41

2-12-4-3- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر 12 ……………………………………………………………………………………….. 41

2-12-4-4-   بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین  با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر 13…………………………………………………………………………………………… 42

2-12-5- بررسی اثر pH محیط واکنش ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 42

2-12-5-1- بررسی اثر  pHبر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی وقتی از نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز)

به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود …………………………………………………………………………………………………………….. 42

2-12-5-2- بررسی اثر  pHبر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی وقتی از نانو روی اکسید (ZnO) به

عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود ………………………………………………………………………………………………………………….. 43

2-13- بررسی سینتیک واکنش فوتوشیمیایی ردانین …………………………………………………………………………………………………………………… 43

2-13-1- تعیین درجه واکنش فوتوشیمیایی هنگام استفاده از فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) . 43

2-13-1-1- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 9 ………………………………………………………………………………….. 43

2-13-1-2- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH  برابر 10 ……………………………………………………………………………… 44

2-13-1-3- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 11 ………………………………………………………………………………. 44

2-13-1-4- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 12 ………………………………………………………………………………. 44

2-13-1-5- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 13 ………………………………………………………………………………. 44

2-13-2- تعیین درجه واکنش فوتوشیمیایی هنگام استفاده از فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) ……………. 45

2-13-2-1- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 9 ………………………………………………………………………………….. 45

2-13-2-2- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 10 ………………………………………………………………………………. 45

2-13-2-3- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 12 ………………………………………………………………………………. 45

2-13-2-4- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر 13 ………………………………………………………………………………. 46

2-14-1- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود وقتی از نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود      46

2-14-1-1- ردانین در pH برابر 9 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 46

2-14-1-2- ردانین در pH برابر 10 ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 46

2-14-1-3- ردانین در pH برابر 11 ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 47

2-14-1-4- ردانین در pH برابر 12 ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 47

2-14-1-5- ردانین در pH برابر 13 ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 47

2-14-2- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود وقتی از نانو روی اکسید (ZnO) به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود 48

2-14-2-1- ردانین در pH برابر 9 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 48

2-14-2-2 – ردانین در pH برابر 10 ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 48

2-14-3-2-  ردانین در pH برابر 12 ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 49

2-14-4-2- ردانین در pH برابر 13 …………………………………………………………………………………………………………………………………………. 49

فصل سوم: بحث و نتیجه گیری

3-1- رسم منحنی استاندارد معرف آلی مورد نظر جهت اندازه گیری‌های کمی …………………………………………………………………. 50

3-1-1- رسم منحنی‌های استاندارد ردانین در pHهای مختلف …………………………………………………………………………………………. 50

3-2- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 54

3-2-1- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین در محلول بافری با pHهای مختلف …………………………………………………………………………………………………………………… 54

3-2-1-1- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 9 54

3-2-1-2-  اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 10 55

3-2-1-3-  اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 11        56

3-2-1-4-  اثر مقدار فوتوکاتالیزور در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 12…………………………………………………… 57

3-2-1-5-  اثر مقدار فوتوکاتالیزور در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 13 …………………………………………………. 58

3-2-2- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین در محلول بافری با pHهای مختلف …………………………………………………………………………………………………………………… 59

3-2-2-1- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 9……… 59

3-2-2-2- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 10….. 60

3-2-2-3- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 12….. 62

3-2-2-4- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 13 … 63

3-3- بررسی اثر مدت زمان تابش نور …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 64

3-3-1- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در محلول بافری

با pH های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (TiO₂) ……………………………………………………………… 64

3-3-1-1- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 9 با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید….. 64

3-3-1-2- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 10 با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید . 65

3-3-1-3- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 11 با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید . 66

3-3-1-4- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 12 با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید . 68

3-3-1-5- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 13 با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید 69

3-3-2- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در محلول بافری

با pH های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO)……………………………………………………………………………….. 70

3-3-2-1- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 9 با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO)….. 70

3-3-2-2- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 10 با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 71

3-3-2-3- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر  12 با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 72

3-3-2-4- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر 13 با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 74

3-4- بررسی اثر pH محیط واکنش ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 75

3-4-1- بررسی pH بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید…. 75

3-4-2- بررسی pH بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 76

3-5- بررسی سینتیك واكنش تخریب فوتوشیمیایی معرف  شیمیایی آلی …………………………………………………………………………… 77

3-5-1- تعیین درجه واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در pH های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم

دی اکسید ( آناتاز ) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 77

3-5-1-1- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 9 ……………………………………………………………………………….. 77

3-5-1-2- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 10 ……………………………………………………………………………. 78

3-5-1-3- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 11 ……………………………………………………………………………. 79

3-5-1-4- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 12 ……………………………………………………………………………. 81

3-5-1-5- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 13 ……………………………………………………………………………. 82

3-5-2- تعیین درجه واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در pH­های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو روی

اکسید (ZnO) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 83

3-5-2-1- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 9 ……………………………………………………………………………….. 84

3-5-2-2- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 10 …………………………………………………………………………….. 85

3-5-2-3- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 12 …………………………………………………………………………….. 86

3-5-2-4- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با  pHبرابر 13 …………………………………………………………………………….. 87

3-6- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) ………………………. 89

3-6-1- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 9 ……………………………………………………………………………………………………….. 89

3-6-2- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 10 ……………………………………………………………………………………………………. 90

3-6-3- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 11 9………………………………………………………………………………………………… 91

3-6-4- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 12 ……………………………………………………………………………………………………. 93

3-6-5- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 13 ……………………………………………………………………………………………………. 94

3-7- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) ……………………………………. 95

3-7-1- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 9 ……………………………………………………………………………………………………….. 95

3-7-2-  مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 10 ………………………………………………………………………………………………….. 97

3-7-3- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 12 ……………………………………………………………………………………………………. 98

3-7-4 – مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر 13 ………………………………………………………………………………………………….. 99

3-8- ثابت‌های K_A،k_r ، k_obs در pH های مختلف با مقادیر بهینه کاتالیزور ………………………………………………………………. 101

بحث و نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 102

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                                                   صفحه

جدول 1-1- بیان برخی ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی نانو­ذارت…………………………………………………………………………………………………………… 4

جدول 3-1- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با  pHبرابر 9 در طول موج 455 نانومتر ……………………………………………….. 50

جدول 3-2- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر 10 در طول موج 455 نانومتر ……………………………………………. 50

جدول 3-3- جذب محلول‌های استاندارد ردانین باpH  برابر 11 در طول موج 455 نانومتر ……………………………………………. 51

جدول 3-4- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر 12 در طول موج 455 نانومتر ……………………………………………. 51

جدول 3-5- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر 13 در طول موج 455 نانومتر………………………………………………. 51

جدول 3-6- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) در pH برابر9 …………………………………………………………………………………….. 54

جدول 3-7- مقدار  ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) درpH برابر10 …………………………………………………………………………………… 55

جدول 3-8- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) درpH  برابر11 …………………………………………………………………………………. 56

جدول 3-9- مقدار ردانین­باقی مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) درpH  برابر 12 ……………………………………………………………………………….. 57

جدول 3-10- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اكسید (آناتاز) درpH  برابر 13 ……………………………………………………………………………….. 58

جدول 3-11- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف     فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر 9 …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 60

جدول 3-12- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر 10 ………………………………………………………………………………………. 61

جدول 3-13- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر 12 ……………………………………………………………………………………… 62

جدول 3-14- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر 13 ……………………………………………………………………………………… 63

جدول 3-15- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر 9 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 64

جدول 3-16- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر 10………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 66

جدول 3-17- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر 11 …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 67

جدول 3-18- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر12 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 68

جدول 3-19- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر13………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 69

جدول 3-20- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر 9 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 70

جدول 3-21- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر 10………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 72

جدول 3-22- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر 12………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 73

جدول 3-23- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر13………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 74

جدول 3-24- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در pH های مختلف

با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ( آناتاز …………………………………………………………………………………………………………. 75

جدول 3-24- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در pH های مختلف

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                                             صفحه

شکل (1-1)- مکانیزم کلی عمل فوتوکاتالیزور……………………………………………………………………………………………………………………………………… 7

شكل (1-2)- انرژی شكاف نوار هدایت و موقعیت لایه‌های انرژی نیمه هادی‌های مختلف………………………………………………… 8

شكل (1-3)- واكنش با گونه فعال اكسیژن در مکانیزم فوتوالكتروشیمیایی………………………………………………………………………… 10

شکل (1-4)- ساختارهای بلوری: الف) آناتاز، ب) روتیل و ج) بروکیت…………………………………………………………………………………… 15

شکل (1-5)- ساختمان روتیل و آناتاز تیتانیم دی اکسید………………………………………………………………………………………………………….. 15

شکل (1-6)- مکانیزم فوتوکاتالیزوری تیتانیوم دی اکسید…………………………………………………………………………………………………………. 17

شکل (1-7)- اصلاح فوتوکاتالیزور  TiO₂از طریق کوپل شدن با طلا و پلاتین………………………………………………………………….. 23

شکل (2-1) تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مربوط به نانوفوتوکاتالیزورها ………………………………………….  30

شکل (2-2) تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مربوط به نانوفوتوکاتالیزورها……………………………………………… 31

شكل (2-3)- شمای كلی دستگاه فوتوشیمیایی مورد…………………………………………………………………………………………………………………… 32

 

 چکیده:

واکنش فوتوشیمیایی در محیط­های آبی در سال­های اخیر توجه زیادی را به خودش جلب کرده است. آب­ها شامل ترکیبات آلی و معدنی، گونه­های بیولوژیکی و اجتماعات کلوییدی می­باشند. در فرایند­های حذفی، مانند فرایند اکسایش پیشرفته، واکنش­های فوتوکاتالیزوزی مستقیم یا غیر مستقیم توجه زیادی را به خودش جلب کرده است. مواد نیمه رسانای  نانو بلوری در کاربرد­های فوتو الکتروشیمیایی بسیار مفید هستند. نانو تیتانیوم دی اکسید یکی از پر کاربردترین کاتالیزورها در تخریب فوتوکاتالیزوری رنگ­ها است.

در ادامه کارهای قبلی، در اینجا تخریب فوتوشیمیایی را بر روی یکی از رنگ­های آلی با نام 5-4-(دی متیل آمینو بنزیلیدن) ردانین درحضور نانوذرات تیتانیوم دی اکسید و  نانو روی اکسید در مجاورت لامپ پر فشار جیوه انجام دادیم. به علاوه اثر پارامترهای مختلف، از قبیل تغییرات pH و زمان تابش را مورد مطالعه قرار دادیم. روش­های اسپکترومتری گزارش دادند که ترکیبات شناسایی شده به طور کامل تجزیه شدند. از بین نیمه رساناها، TiO₂ و ZnO به دلیل داشتن ویژگی­های مشابه، از قبیل پایداری فوتوشیمیایی، مقاومت در برابر خوردگی، غیره سمی بودن و قیمت ارزان، دارای کاربرد گسترده­ای هستند. ZnO یک نوع از نیمه رساناهاست که گپ انرژی آن مشابه TiO₂ است. برای ZnO  بزرگ‌ترین امتیاز این است که نسبت به TiO₂ کسر بزرگ‌تری از طیف خورشید را جذب می­ کند. در برخی از تحقیقات مربوط به تخریب فوتو­شیمیایی ترکیبات آلی، ZnO عملکرد بسیار بهتری را نسبت به TiO₂ از خود نشان داده است. همچنین ZnO می ­تواند برای تصفیه در شرایط اسیدی و بازی مناسب باشد. بنابراین ادامه دادن مطالعات بر روی ZnO کاملاً ضروری به نظر می­رسد.

فصل اول

 مروری بر تحقیقات انجام شده

مقدمه

بسیاری از فعالیت‌هایی که روزانه در مراکز صنعتی، بهداشتی، درمانی و حتی منازل صورت می‌گیرد باعث آلودگی محیط زیست به خصوص آب‌ها و منابع آبی می‌شوند. مواد رنگی یکی از مهم­ترین منابع آلودگی محیطی به شمار می­روند]3-1[.

آب­های سطحی قابل استفاده به عنوان آب نوشیدنی در دریاچه­ها و رودخانه‌ها تنها %1 از آب‌ها را شامل می‌شوند که قسمت اعظم این آب‌ها هم در معرض آلودگی است. رشد صنعت در کنار رودخانه‌ها و تولید محصولات صنعتی، عامل عمده آلودگی به شمار می‌آید. خیلی از رودخانه‌ها به عنوان حمل کننده فاضلاب مورد استفاده قرار می‌گیرند. در کشورهای صنعتی حدود %40 از آب در صنعت استفاده می‌شود. آب‌های هدر رفتی در این کشورها اغلب قبل و بعد از استفاده، به منظور از بین بردن عوامل بیماری زا و مواد مضر و نامطلوب تصفیه می‌شوند. رشد سریع جمعیت،  شهر سازی و صنعتی سازی از عوامل بسیار مهم در آلودگی آب‌های نوشیدنی می­باشند. در کشورهای توسعه یافته خصوصاً کشورهای با تراکم جمعیتی بالا، کیفیت آب به عنوان یک مسئله اساسی در سال‌های اخیر مورد توجه واقع شده است ]4[.

به همین خاطر، حفاظت از آب، خاك و هوا در مقابل عوامل آلوده كننده یكی از مهم‌ترین موارد مورد توجه در كشورهای جهان در قرن بیست و یكم است. انواع مواد شیمیایی، كود­ها و ضد آفات گیاهی و نباتی، ذرات مایع و یا جامد زیان آور متصاعد از صنایع و معادن، گاز­های مخرب حاصل از سوخت وسایط نقلیه از جمله منابع مختلف آلودگی‌هاست. امروزه ردیابی و خنثی سازی این آلوده کننده‌ها و جلوگیری از به وجود آمدن موارد جدید آلودگی، مبحث جدیدی است كه به طور جدی پیگیری می‌شود. مشكلات و محدودیت‌های مالی از جمله موارد بازدارنده حفاظت از محیط زیست و بهبود كیفیت آب، خاك و هوا به حساب می‌آید. به منظور کاستن از آلودگی محیط زیست و حفظ منابع محدود آب، سیستم‌های تصفیه پساب‌ها طراحی و ساخته می‌شوند. روش‌های گندزدایی متداول در تصفیه خانه‌های آب آشامیدنی با از بین بردن یا کاهش میزان عناصر نامطلوب موجود در آب امکان استفاده مجدد از آب بازیافتی را فراهم می‌کنند. سیستم‌های تصفیه به دلیل ساختارشان پس از مدتی کارایی اولیه خود را از دست داده و علاوه بر تحمیل هزینه بازسازی، در صورت عدم توجه خود عاملی جهت آلودگی محیط زیست می‌شوند .این روش­ها به طور موثری قادر به كنترل پاتوژن­های میكروبی[1] است. اما تولید بیش از 600 نوع محصول جانبی گندزدایی مضر كه برخی از آن‌ها سرطان‌زا می­باشند، در اثر استفاده از گندزداهای شیمیایی گزارش شده است. رشد تقاضا برای رسیدن به تصفیه مناسب و نیز رقابت در رسیدن به گندزدایی مناسب، ایجاد تكنولوژی­های جدید برای تصفیه آب را می­طلبد.

تعداد صفحه : 131

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        *       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.