سخنرانی‌ علمی پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی، عضو هیات علمی بخش نانو تکنولوژی در نشست روز یکشنبه نهم آبان ماه پیرامون کاربرد نانوفوتوکاتالیست ها در حذف موثر آلاینده‌های پساب کشاورزی سخنرانی کرد. به گزارش روابط عمومی پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی، آمنه ناصری، دانش‌آموخته دکتری نانوفناوری پژوهشکده علوم و فناوری نانو دانشگاه صنعتی شریف و عضو هیات علمی بخش نانوفناوری پژوهشگاه در ابتدای این وبینار به معرفی روش فوتوکاتالیستی برای حذف انواع آلاینده‌ها از جمله آفتکشهای شیمیایی مرسوم از پساب کشاورزی پرداخت و در ادامه اهمیت این فرایند، بازار جهانی آن و امکان صنعتی کردن آن را مورد بحث و بررسی قرار داد. در پایان هم به تعدادی از پروژه‌های سخنران که در دانشگاه انجام شده، اشاره شد. دکتر ناصری با اشاره به تبعات خطرناک ورود سموم و آفتکشهای شیمیایی به پساب و زهاب آبیاری که در نهایت به نفوذ این آلاینده‌ها به منابع آبهای سطحی و زیرزمینی منجر می‌شود و حتی غلظت کم آنها، اثراتی منفی بر بدن انسان و محیط زیست آبزیان دارد، اظهار داشت: با حذف مؤثر آلاینده‌ها از پساب ضمن جلوگیری از مخاطرات شدید آنها می‌توان از پساب تصفیه شده هم مجددا برای آبیاری گلخانه‌ها یا زمین‌های کشاورزی استفاده کرد تا گامی در جهت حل مشکل کم آبی برداشته شود. این مسأله خصوصا در کشور ما که سهم بخش کشاورزی از کل آب مصرفی کشور بالغ بر ۷۰ تا ۹۰ درصد است، اهمیت فوق‌العاده‌ای خواهد داشت. وی در ادامه به ترکیب پساب کشاورزی که شامل ذرات خاک، سموم آفتکش، کود (فسفر، نیتروژن و پتاسیم)، فلزات سنگین و نمک است، اشاره و تصریح کرد: از بین روش‌های مختلف مورد استفاده برای حذف آلاینده‌ها از پساب کشاورزی، فرایند فوتوکاتالیستی روشی معمول، آسان و مؤثر است که از مواد ازران، در دسترس و انرژی فراوان، پاک و تجدیدپذیر خورشید برای حذف آلاینده‌های آلی استفاده می‌کند. در این روش، مواد آلی سمی محلول در آب مانند سموم کشاورزی در غلظتهای مختلف با استفاده از گونه‌های فعال اکسیژنی تولید شده توسط فوتوکاتالیست، تحت تابش نور، به مواد غیر سمی تخریب می‌شوند. عضو هیات علمی پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی در ادامه به بازار جهانی رو به گسترش فوتوکاتالیست اشاره کرد و گفت: در ابتدای سال جاری میلادی، ارزش بازار فوتوکاتالیست حدود ۳.۱ میلیارد دلار بود که طبق پیش‌بینی‌ها تا سال ۲۰۲۶ به ۵.۱ میلیارد دلار خواهد رسید. رایجترین فوتوکاتالیستهای مورد استفاده، TiO2 - با کسب ۶۲ درصد بازار - و WO3 هستند و البته فوتوکاتالیستهای دیگری هم در بازار، عرضه و تقاضا دارند. کاربردهای تجاری این مواد در زمینه‌های سطوح خود تمیزشونده، تصفیه هوا و تصفیه آب میباشد. وی در ادامه به اصول فرایند فوتوکاتالیستی تخریب آلاینده‌ها پرداخت و گفت: این فرایند ساده و ارزان با استفاده از نیمه هادیهای ساده مانند ZnO و TiO2، که به راحتی از پیش‌ماده‌های فراوان سنتز می‌شوند، انجام می‌شود. مکانیسم این فرایند، به این صورت است که در اثر جذب نور با انرژی برابر یا بزرگتر از گاف انرژی نیمه‌ هادی، جدایش الکترون و حفره در نیمه هادی رخ میدهد. سپس، الکترونها و حفرات تولید شده به طور مستقیم و یا با تولید رادیکالهای فعال سبب تخریب آلاینده های آلی موجود در آب می‌شوند. وی در خصوص سازوکار فرایند نیمه صنعتی تخریب فوتوکاتالیستی آلاینده‌ها گفت: در راکتور نیمه صنعتی برای تخریب فوتوکاتالیستی آفتکشهای از نانو کامپوزیت(P25)  TiO2 با گرافن اکسید کاهش یافته در حضور هیدروژن پراکساید در راکتور نیمه صنعتی برای تخریب فوتوکاتالیستی آفتکشهای متومیل، پریمتانیل، ایزوپروترون و آلاکلر استفاده شده است. ابعاد این سیستم فوتوکاتالیستی نیمه صنعتی، ۳.۲ متر مربع است. حجم کلی راکتور ۳۵ لیتر و حجم ناحیهای که مورد تابش قرار میگیرد، ۲۲ لیتر است. مقدار فوتوکاتالیست استفاده شده، 200 میلیگرم بر لیتر و مقدار آفتکش، ۵ میلیگرم بر لیتر بوده است و فرایند در شرایط دما و فشار محیطی انجام شده است. تا کنون، در مطالعات بسیار زیادی از چنین راکتوری برای تجزیه آلاینده های آلی تحت نور خورشید استفاده شده است. ناصری در پایان به مروری کوتاه بر برخی طرح‌های تحقیقاتی خود در زمینه فوتوکاتالیستها پرداخت و گفت: در ایران، حداقل 300 روز آفتابی در سال وجود دارد؛ بنابراین، ساخت و استفاده از مواد فوتوکاتالیستی که بتوانند نور مرئی را که 47 درصد از طیف تابش خورشید را تشکیل می‌دهد، جذب کنند، بسیار مفید و کاربردی خواهد بود. لذا در یک تحقیق از نانوالیاف کامپوزیتی ZnO/CuO با قطر متوسط ۱۲۰ نانومتر، در غلظتهای مختلف CuO استفاده شد. بر اساس تحلیل نتایج به دست آمده، فعالیت فوتوکاتالیستی نمونه بهینه ZnO/(0.5 wt%)CuO، تحت نور خورشید، برای تخریب رنگ آبی متیلن، به اندازه سه برابر در مقایسه با ZnO خالص افزایش می‌یابد. وی خاطرنشان کرد: در ادامه، نانوصفحات g-C3N4 با ضخامت دو تا چهار لایه از ساختار توده آن با استفاده از واکنش با اسید و فرایند فراصوت، سنتز شدند. این نانوصفحات در مقایسه با ساختار توده آن فعالیت فوتوکاتالیستی بیشتری تحت نور خورشید از خود نشان دادند. سپس، از کامپوزیت این نانوصفحات با ZnO برای تخریب فوتوکاتالیستی آبی متیلن استفاده شد. به منظور تهیه و ساخت فوتوکاتالیست فعال تحت نور مرئی از تاثیر مثبت ایجاد نقص تهی جای اکسیژن در ZnO و حضور گونه های کربنی بهره برداری شد. در نتیجه نانوالیاف کامپوزیتی ZnO/Carbon/(x wt%)g-C3N4 با قطر متوسط 70 نانومتر سنتز شدند. نمونه بهینه ZnO/Carbon/(0.25 wt%)g-C3N4 فعالیت فوتوکاتالیستی بهتری در مقایسه با ZnO/Carbon خالص و نانوصفحات g-C3N4 ، برای تخریب آبی متیلن تحت نور خورشید، از خود نشان دادند.

1400-08-15