۲-۱۲-۳-۵- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو تیتانیوم

دی اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر ۱۳ ۴۱

۲-۱۲-۴-۱- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر ۹ ۴۱

۲-۱۲-۴-۲- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر ۱۰ ۴۱

۲-۱۲-۴-۳- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر ۱۲ ۴۱

۲-۱۲-۴-۴- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو روی

اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر ۱۳ ۴۲

۲-۱۲-۵- بررسی اثر pH محیط واکنش ۴۲

۲-۱۲-۵-۱- بررسی اثر pHبر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی وقتی از نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز)

به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود ۴۲

۲-۱۲-۵-۲- بررسی اثر pHبر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی وقتی از نانو روی اکسید (ZnO) به

عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود ۴۳

۲-۱۳- بررسی سینتیک واکنش فوتوشیمیایی ردانین ۴۳

۲-۱۳-۱- تعیین درجه واکنش فوتوشیمیایی هنگام استفاده از فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) ۴۳

۲-۱۳-۱-۱- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۹ ۴۳

۲-۱۳-۱-۲- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۰ ۴۴

۲-۱۳-۱-۳- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۱ ۴۴

۲-۱۳-۱-۴- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۲ ۴۴

۲-۱۳-۱-۵- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۳ ۴۴

۲-۱۳-۲- تعیین درجه واکنش فوتوشیمیایی هنگام استفاده از فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 45

۲-۱۳-۲-۱- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۹ ۴۵

۲-۱۳-۲-۲- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۰ ۴۵

۲-۱۳-۲-۳- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۲ ۴۵

۲-۱۳-۲-۴- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۳ ۴۶

۲-۱۴-۱- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود وقتی از نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود ۴۶

۲-۱۴-۱-۱- ردانین در pH برابر ۹ ۴۶

۲-۱۴-۱-۲- ردانین در pH برابر ۱۰ ۴۶

۲-۱۴-۱-۳- ردانین در pH برابر ۱۱ ۴۷

۲-۱۴-۱-۴- ردانین در pH برابر ۱۲ ۴۷

۲-۱۴-۱-۵- ردانین در pH برابر ۱۳ ۴۷

۲-۱۴-۲- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود وقتی از نانو روی اکسید (ZnO) به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود ۴۸

۲-۱۴-۲-۱- ردانین در pH برابر ۹ ۴۸

۲-۱۴-۲-۲ - ردانین در pH برابر ۱۰ ۴۸

۲-۱۴-۳-۲- ردانین در pH برابر ۱۲ ۴۹

۲-۱۴-۴-۲- ردانین در pH برابر ۱۳ ۴۹

فصل سوم: بحث و نتیجه گیری

۳-۱- رسم منحنی استاندارد معرف آلی مورد نظر جهت اندازه گیری‌های کمی ۵۰

۳-۱-۱- رسم منحنی‌های استاندارد ردانین در pHهای مختلف ۵۰

۳-۲- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور ۵۴

۳-۲-۱- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین در محلول بافری با pHهای مختلف ۵۴

۳-۲-۱-۱- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۹ ۵۴

۳-۲-۱-۲- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۰ ۵۵

۳-۲-۱-۳- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۱ ۵۶

۳-۲-۱-۴- اثر مقدار فوتوکاتالیزور در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۲ ۵۷

۳-۲-۱-۵- اثر مقدار فوتوکاتالیزور در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۳ ۵۸

۳-۲-۲- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی

ردانین در محلول بافری با pHهای مختلف ۵۹

۳-۲-۲-۱- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۹ ۵۹

۳-۲-۲-۲- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۰ ۶۰

۳-۲-۲-۳- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۲ ۶۲

۳-۲-۲-۴- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۳ ۶۳

۳-۳- بررسی اثر مدت زمان تابش نور ۶۴

۳-۳-۱- 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

۳-۳-۱-۱- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۹ با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ۶۴

۳-۳-۱-۲- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۰ با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ۶۵

۳-۳-۱-۳- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۱ با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ۶۶

۳-۳-۱-۴- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۲ با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ۶۸

۳-۳-۱-۵- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۳ با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ۶۹

۳-۳-۲- 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

۳-۳-۲-۱- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۹ با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 70

۳-۳-۲-۲- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۰ با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 71

۳-۳-۲-۳- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۲ با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 72

۳-۳-۲-۴- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۳ با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 74

۳-۴- بررسی اثر pH محیط واکنش ۷۵

۳-۴-۱- بررسی pH بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ۷۵

۳-۴-۲- بررسی pH بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 76

۳-۵- بررسی سینتیک واکنش تخریب فوتوشیمیایی معرف شیمیایی آلی ۷۷

۳-۵-۱- تعیین درجه واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در pH های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم

دی اکسید ( آناتاز ) ۷۷

۳-۵-۱-۱- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۹ ۷۷

۳-۵-۱-۲- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۰ ۷۸

۳-۵-۱-۳- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۱ ۷۹

۳-۵-۱-۴- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۲ ۸۱

۳-۵-۱-۵- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۳ ۸۲

۳-۵-۲- تعیین درجه واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در pH­های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو روی

اکسید (ZnO) 83

۳-۵-۲-۱- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۹ ۸۴

۳-۵-۲-۲- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۰ ۸۵

۳-۵-۲-۳- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۲ ۸۶

۳-۵-۲-۴- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۳ ۸۷

۳-۶- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) ۸۹

۳-۶-۱- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۹ ۸۹

۳-۶-۲- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۱۰ ۹۰

۳-۶-۳- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۱۱ ۹ ۹۱

۳-۶-۴- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۱۲ ۹۳

۳-۶-۵- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۱۳ ۹۴

۳-۷- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 95

۳-۷-۱- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۹ ۹۵

۳-۷-۲- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۱۰ ۹۷

۳-۷-۳- مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۱۲ ۹۸

۳-۷-۴ - مدل سینتیکی ردانین در محلول با pH برابر ۱۳ ۹۹

۳-۸- ثابت‌های K_A،k_r ، k_obs در pH های مختلف با مقادیر بهینه کاتالیزور ۱۰۱

بحث و نتیجه گیری ۱۰۲

فهرست جدول ها

عنوان صفحه

جدول ۱-۱- بیان برخی ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی نانو­ذارت ۴

جدول ۳-۱- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pHبرابر ۹ در طول موج ۴۵۵ نانومتر ۵۰

جدول ۳-۲- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر ۱۰ در طول موج ۴۵۵ نانومتر ۵۰

جدول ۳-۳- جذب محلول‌های استاندارد ردانین باpH برابر ۱۱ در طول موج ۴۵۵ نانومتر ۵۱

جدول ۳-۴- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر ۱۲ در طول موج ۴۵۵ نانومتر ۵۱

جدول ۳-۵- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر ۱۳ در طول موج ۴۵۵ نانومتر ۵۱

جدول ۳-۶- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) در pH برابر۹ ۵۴

جدول ۳-۷- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) درpH برابر۱۰ ۵۵

جدول ۳-۸- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) درpH برابر۱۱ ۵۶

جدول ۳-۹- مقدار ردانین­باقی مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) درpH برابر ۱۲ ۵۷

جدول ۳-۱۰- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) درpH برابر ۱۳ ۵۸

جدول ۳-۱۱- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر ۹ ۶۰

جدول ۳-۱۲- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر ۱۰ ۶۱

جدول ۳-۱۳- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر ۱۲ ۶۲

جدول ۳-۱۴- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف

فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر ۱۳ ۶۳

جدول ۳-۱۵- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر ۹ ۶۴

جدول ۳-۱۶- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر ۱۰ ۶۶

جدول ۳-۱۷- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر ۱۱ ۶۷

جدول ۳-۱۸- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر۱۲ ۶۸

جدول ۳-۱۹- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر۱۳ ۶۹

جدول ۳-۲۰- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر ۹ ۷۰

جدول ۳-۲۱- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر ۱۰ ۷۲

جدول ۳-۲۲- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر ۱۲ ۷۳

جدول ۳-۲۳- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف

در pH برابر۱۳ ۷۴

جدول ۳-۲۴- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در pH های مختلف

با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ( آناتاز ۷۵

جدول ۳-۲۴- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در pH های مختلف

با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید ( آناتاز ) ۷۶

جدول۳-۲۶- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(C_O/C_t) برای ردانین در pH برابر ۹ ۷۷
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

جدول۳-۲۷- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(C_O/C_t) برای ردانین در pH برابر ۱۰ ۷۹

جدول۳-۲۸- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(C_O/C_t) برای ردانین در pH برابر ۱۱ ۸۰

جدول۳-۲۹- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(C_O/C_t) برای ردانین در pH برابر ۱۲ ۸۱

جدول۳-۳۰- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(C_O/C_t) برای ردانین در pH برابر ۱۳ ۸۳

جدول۳-۳۱- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(C_O/C_t) برای ردانین در pH برابر ۹ ۸۴

جدول۳-۳۲- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(C_O/C_t) برای ردانین در pH برابر ۱۰ ۸۵

جدول۳-۳۳- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(C_O/C_t) برای ردانین در pH برابر ۱۲ ۸۷

جدول۳-۳۴- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه

Ln(C_O/C_t) برای ردانین در pH برابر ۱۳ ۸۸

جدول ۳-۳۵- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۹ و محاسبه

dt /dc-، R/1، C_O/1 89

جدول ۳-۳۶- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۱۰ و محاسبه

dt /dc-، R/1، C_O/1 91

جدول ۳-۳۷- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۱۱ و محاسبه

dt/dc-، R/1، C_O/1 92

جدول ۳-۳۸- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۱۲ و محاسبه

dt/dc-، R/1، C_O/1 93

جدول ۳-۳۹- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۱۳ و محاسبه

dt/dc-، R/1، C_O/1 95

جدول ۳-۴۰- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۹ و محاسبه

dt/dc-، R/1، C_O/1 96

جدول ۳-۴۱- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۱۰ و

محاسبه dt/dc-، R/1، C_O/1 97

جدول ۳-۴۲- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۱۲ و محاسبه

dt/dc-، R/1، C_O/1 99

جدول ۳-۴۳- تغییرات غلظت نسبت به غلظت‌های اولیه متفاوت ردانین در pH برابر ۱۳ و محاسبه

dt/-dc،R /1، C_O/1 100

جدول ۳-۴۴- اثرات pH بر روی ثابت‌های K_A، k_r، k_obs در واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین با

فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) ۱۰۱

جدول ۳-۴۵- اثرات pH بر روی ثابت‌های K_A، k_r، k_obs در واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین با

فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) 101

فهرست شکل ها

عنوان صفحه

شکل (۱-۱)- مکانیزم کلی عمل فوتوکاتالیزور ۷

شکل (۱-۲)- انرژی شکاف نوار هدایت و موقعیت لایه‌های انرژی نیمه هادی‌های مختلف ۸

شکل (۱-۳)- واکنش با گونه فعال اکسیژن در مکانیزم فوتوالکتروشیمیایی ۱۰

شکل (۱-۴)- ساختارهای بلوری: الف) آناتاز، ب) روتیل و ج) بروکیت ۱۵

شکل (۱-۵)- ساختمان روتیل و آناتاز تیتانیم دی اکسید ۱۵

شکل (۱-۶)- مکانیزم فوتوکاتالیزوری تیتانیوم دی اکسید ۱۷

شکل (۱-۷)- اصلاح فوتوکاتالیزور TiO₂از طریق کوپل شدن با طلا و پلاتین ۲۳

شکل (۲-۱) تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مربوط به نانوفوتوکاتالیزورها ۳۰

شکل (۲-۲) تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مربوط به نانوفوتوکاتالیزورها ۳۱

شکل (۲-۳)- شمای کلی دستگاه فوتوشیمیایی مورد ۳۲

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]۳-۱[.

آب­های سطحی قابل استفاده به عنوان آب نوشیدنی در دریاچه­ها و رودخانه‌ها تنها %۱ 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 %۴۰ 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 ]۴[.

به همین خاطر، حفاظت از آب، خاک و هوا در مقابل عوامل آلوده کننده یکی از مهم‌ترین موارد مورد توجه در کشورهای جهان در قرن بیست و یکم است. انواع مواد شیمیایی، کود­ها 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 که به طور جدی پیگیری می‌شود. مشکلات و محدودیت‌های مالی از جمله موارد بازدارنده حفاظت از محیط زیست و بهبود کیفیت آب، خاک 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 کنترل پاتوژن­های میکروبی^[۱] است. اما تولید بیش از ۶۰۰ نوع محصول جانبی گندزدایی مضر که 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 تکنولوژی­های جدید برای تصفیه آب را می­طلبد.

۱-۱- راه کاری نوین برای حفظ محیط زیست از آلودگی و سموم صنعتی

در مقابل این مشکلات و موانع بزرگ گوناگون، کاربرد ذراتی کوچک می‌تواند راه کار بسیار موثری باشد. علم جدیدی به نام نانو­تکنولوژی با دست­کاری و تغییرات در اندازه ابعاد اتم­ها و ملکول­های عناصر، از ۱۱ الی ۱۰۰ میلیاردم متر، انقلاب نوینی را در شیمی، فیزیک، بیولوژی و مهندسی به وجود آورده است. این تغییرات نه تنها در اندازه و ابعاد عناصر، بلکه در به وجود آوردن ویژگی­های جدید و پر­اهمیتی در آن‌ها تأثیر داشته است. نانو­تکنولوژی با ایجاد مواد جدید، امید جدیدی برای مهندسین محیط زیست در بهبود آلودگی محیط زیست محسوب می­ شود. پیشرفت­های علم نانو و مهندسی آن نشان می­دهد که بسیاری از مشکلات رایج مرتبط با کیفیت آب توسط نانو ذرات و سایر محصولات و پروسه­های منتج از نانو تکنولوژی برطرف می­ شود یا به مقدار زیادی بهبود می­یابد.

مصرف و دور­ریزی مواد نانو کم‌ترین زیان را به محیط زیست وارد می­سازد و به همین دلیل استفاده از آن‌ها به خودی خود یکی از روش­های موثر در جلوگیری از آلودگی است. استفاده از کاتالیزور­های نانو که در ساخت مواد شیمیایی به کار می­روند موجب بهبود و تسریع در واکنش­ها شده و کم‌ترین مواد زاید را تولید می­ کند. با این همه نباید از نظر دور داشت که این تکنولوژی نیز می ­تواند مواد جدید زیان­آور ناشناخته­ای را در محیط زیست وارد کند که پیش از این وجود نداشته است.

یکی دیگر از کاربرد­های نانو­تکنولوژی، ترمیم آلودگی­های مختلف است. مواد نانویی که با نور و نیمه هادی­هایی مانند تیتانیوم دی­اکسید و روی اکسید فعال می­شوند در بسیاری از موارد برای برداشتن مواد سمی مورد استفاده قرار گرفته­اند. این مواد در حال حاضر با قیمت مناسب به صورت تجاری تولید می­شوند و دارای کم‌ترین میزان مسمومیت هستند.

بدیهی است هر پدیده جدید می ­تواند مانند شمشیری دو لبه عمل کند. یعنی علاوه بر داشتن امتیازات متعدد ممکن است معایبی را هم در بر داشته باشد. هم­اکنون تحقیقاتی در مورد مشکلات زیست محیطی و آثار این مواد شروع شده است. ویژگی­هایی مانند اندازه کوچک، سطح تماس بسیار، ساختار کریستالی و در نتیجه واکنش­های سریع می­توانند موجب حمل مواد سمی به محیط زیست شده و سبب ایجاد واکنش ضایعات بیولوژیکی و شیمیایی با سایر عناصر در محیط زیست شود.

تاکنون تعداد اندکی از دانشمندان و ‌آزمایشگاه­های تحقیقاتی در مورد آثار منفی این مواد به محیط زیست تحقیق و بررسی کرده ­اند و می­توان گفت علی­رغم کاربرد­های بسیار موثر این مواد، تأثیر آن‌ها بر محیط زیست، هنوز نامشخص است. چندین نانو ماده طبیعی و مهندسی شده دارای خاصیت ضد میکروبی^[۲] بالا، توسط مکانیسم­های مختلفی مانند آسیب به ترکیبات سلول­ها و ویروس­ها و جلوگیری از فعالیت آنزیمی می‌باشند. استفاده از TiO₂ برای بهبود فرایند تصفیه و خالص سازی آب از سال ۱۹۷۲ مورد توجه واقع شده است ]۵[.

از آنجا که فوتوکاتالیزور­های مورد استفاده در این تحقیق از نظر اندازه در مقیاس نانو قرار دارند، بنابراین در ادامه توضیحاتی در رابطه با نانو­تکنولوژی^[۳] و نانو­فوتوکاتالیست^[۴] آورده شده است.

۱-۲- نانو­تکنولوژی

نانو­تکنولوژی مهندسی هدفمند مواد در ابعاد کوچک‌تر از ۱۰۰ nm جهت رسیدن به خواص و کاربرد­های وابسته به اندازه ذره می­باشد. از نظر تاریخی، چهل سال قبل نظریه پرداز کوانتوم و برنده جایزه نوبل، ریچارد فایمن^[۵]، در سال ۱۹۵۹ در سخنرانی معروف خود تحت عنوان آن پایین فضای بسیاری وجود دارد، به بررسی بعد نیافته­ای از علم پرداخت و جرقه­های رویکرد به سمت فناوری­های ریز را بنیان نهاد.

شاید در اذهان این سوال ایجاد گردد که چرا مقیاس نانو­متری این قدر اهمیت دارد که یک تکنولوژی بر پایه آن بنا گذاری شده است؟

نسبت سطح به حجم بالای نانو مواد یکی از مهم­ترین خصوصیات مواد تولید شده در مقیاس نانو می­باشد. در مقیاس نانو­متری، رفتار سطوح بر رفتار توده­ای ماده غالب می­ شود.

۱-۲-۱- روش­های ساخت مواد نانو

روش­های ساخت مواد نانویی را می­توان در دو مقوله کلی دسته بندی کرد:

۱) بالا به پایین: عبارتست از روش خرد کردن یک تکه از ماده به وسیله بریدن و کوچک کردن آن به ابعادی که می­خواهیم. در واقع این امکان وجود دارد که مواد را آنقدر تجزیه کنیم تا در حد نانو­متری برسند یعنی در حد ^۹-۱۰ متر. امروزه این عمل توسط شکست فیزیکی و شیمیایی انجام­پذیر می­باشد.

۲) پایین به بالا: در طی این روش ساخت، اتم­ها و مولکول­ها به طور خیلی دقیق کنار هم قرار داده می­شوند تا به یک ساختار نانویی برسیم، که این به واسطه خاصیت خود­­آرایی قابل حصول می­باشد.

به منظور بدست آوردن خواص ویژه نانو ذرات روش­های متفاوتی به کار گرفته می­شوند. این روش­ها به چهار گروه عمده تقسیم ­بندی می­شوند که عبارتند از:

۱) پروسه­های فاز گازی شامل تولید با پیرولیز شعله،^[۶] تبخیر در دمای بالا^[۷] و پلاسما^[۸].

۲) رسوب دهی فاز بخار^[۹].

۳) روش­های فاز مایع یا کلوئید که در آن واکنش­های شیمیایی در حلال، باعث تشکیل کلوئید می­ شود.

۴) پروسه­های مکانیکی شامل سایش، آسیاب کردن و آلیاژ­سازی ]۱۸-۶[.

۱-۳- خواص نانو ذرات

با گذر از میکرو ذرات به نانو ذرات، با تغییر برخی از خواص فیزیکی رو­برو می­شویم که دو مورد مهم از آن‌ها عبارتند از: افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم و ورود اندازه ذره به قلمرو اثرات کوانتومی. افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم که به تدریج با کاهش اندازه ذره رخ می­دهد، باعث غلبه یافتن رفتار اتم­های واقع در سطح ذره به رفتار اتم­های درونی می­ شود. این پدیده بر خصوصیات ذره در حالت انزوا و بر تعاملات آن با دیگر مواد اثر می­ گذارد. افزایش سطح، واکنش­پذیری نانو ذرات را به شدت افزایش می­دهد زیرا تعداد مولکول­ها یا اتم­های موجود در سطح در مقایسه با تعداد اتم­ها یا مولکول­های موجود در توده نمونه بسیار زیاد است، به گونه ­ای که این ذرات به شدت تمایل به آگلومره یا کلوخه­ای شدن دارند. به عنوان مثال در مورد نانو ذرات فلزی، به محض قرار­گیری در هوا، به سرعت اکسید می­شوند. در بعضی مواقع برای حفظ خواص مطلوب نانو ذرات، جهت پیشگیری از واکنش بیشتر، یک پایدار­کننده را بایستی به آن‌ها اضافه کرد که آن‌ها را قادر می­سازد تا در برابر سایش، فرسودگی و خوردگی مقاوم باشند. البته این خاصیت مزایایی هم در بر دارد. مساحت سطحی زیاد، عاملی کلیدی در کارکرد کاتالیزور­ها و ساختار­هایی همچون الکترود­ها می­باشد. به عنوان مثال با بهره گرفتن از این خاصیت می­توان کارایی کاتالیزور­های شیمیایی را به نحو مؤثری بهبود داد. کوچک­تر بودن ابعاد نانو ذرات نسبت به طول موج بحرانی نور، آن‌ها را نا­مرئی و شفاف می­نماید. این خاصیت باعث شده است تا نانو ذرات برای مصارفی چون بسته­بندی، مواد آرایشی و روکش­ها مناسب باشند. مواد در مقیاس نانو، رفتار کاملاً متفاوت، نامنظم و کنترل نشده­ای از خود بروز می‌دهند. با کوچک­تر شدن ذرات خواص نیز تغییر خواهد کرد. مثلاً فلزات، سخت­تر و سرامیک نرم­تر می­ شود. بر خی از ویژگی­های نانو ذرات در جدول ۱ به طور خلاصه آمده است:

جدول۱-۱- بیان برخی ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی نانو­ذارت

خصوصیات	مثال
کاتالیستی	اثر کاتالیستی بهتر، به دلیل نسبت سطح به حجم بالاتر
الکتریکی	افزایش هدایت الکتریکی در سرامیک­ها و نانو­کامپوزیت­های مغناطیسی، افزایش مقاومت الکتریکی در فلزات
مغناطیسی	افزایش مغناطیسیته با اندازه بحرانی دانه­ها، رفتار سوپر پارامغناطیسیته ذرات خصوصیات
نوری	فلوئورسنتی، افزایش اثر کوانتومی  کریستال­های نیمه­هادی[۱۰]
بیولوژیکی	افزایش نفوذ­پذیری از بین حصار­های بیولوژیکی )غشاء و سد مغز خون و غیره (و بهبود زیست سازگاری

۱-۳-۱- اثرات مضر نانو ذرات

نانو ذرات همانند یک شمشیر دو لبه دارای اثرات مفید و مضر می­باشند. نانو ذرات به دو دلیل می­توانند برای سلامتی مضر باشند: اول اینکه می­توانند خیلی سریع از طریق پوست و سلول­های مخاطی جذب بدن شوند و دوم اینکه به دلیل جدید بودن این مواد مسمومیت­های جدید و نا­شناخته­ای را به وجود آورند. وقتی مواد به مقیاس نانو تبدیل شوند، در خواص شیمیایی، بیولوژیکی و فعالیت­های کاتالیتیکی آن‌ها تغییراتی ایجاد می­ شود. بنابراین موادی که در حالت بالک) توده­ای( بی­خطر هستند وقتی به حالت نانو تبدیل شوند، می­توانند سمی و خطرناک باشند. به علاوه اندازه کوچک نانو ذرات باعث می­ شود تا این مواد بتوانند بر سدهای دفاعی بدن فائق آیند. گزارش­ها نشان می­ دهند که بلعیدن نانو ذرات TiO₂ توسط انسان بی­ضرر است. اما اگر در معرض نانو ذرات بودن بیشتر از حد معمول گردد احتمال ایجاد خطر بر سلامتی وجود دارد. بی­شک اگر به روش­های صحیح کار با نانو ذرات توجه شود از خطرات آن کاسته خواهد شد.

برخی راه­های کنترل اثرات مضر نانو ذرات:

الف) از تماس پوست با نانو ذرات و یا محلول­های حاوی نانو ذرات جلوگیری شود )دستکش، عینک ایمنی و لباس آزمایشگاه استفاده گردد(.

ب (شستشوی دست‌ها و رعایت بهداشت فردی در محیط کار با نانو ذرات انجام گیرد.

ج( دفع و انتقال زباله­های نانو ذرات طبق اصول زباله­های شیمیایی خطرناک صورت پذیرد.

د (وسایل مورد استفاده در کار کردن با نانو ذرات باید قبل از استفاده مجدد، تعمیر یا مصرف، از نظر آلودگی بررسی شوند.

۱-۴- نانو­فتوکاتالیست

فتوکاتالیست­ها یا کاتالیزور­های نوری گروهی از کاتالیزورها می­باشند که عملکرد خود را زمانی نشان می­ دهند که در معرض تابش نور قرار گیرند.

فتو­کاتالیست از دو بخش تشکیل شده، که فتو معرف نوردهی و کاتالیست یا کاتالیزور، ماده­ای است که سرعت واکنش شیمیایی را افزایش می­دهد. به عبارت دیگر فوتو­کاتالیست ماده­ای است که در اثر تابش نور بتواند منجر به بروز یک واکنش شیمیایی شود، در حالیکه خود ماده، دست خوش هیچ تغییری نشود. فوتو­کاتالیست­ها مستقیماً در واکنش­های اکسایش و کاهش دخالت ندارند و فقط شرایط مورد نیاز برای انجام واکنش­ها را فراهم می­ کنند. کاتالیزور در ابتدا با مواد اولیه تشکیل پیوند می­دهد و آن‌ها را به محصول تبدیل می­ کند. سپس محصول از سطح کاتالیزور جدا می­ شود و مواد واکنش نکرده برای ادامه واکنش روی سطح کاتالیزور باقی می­مانند. در حقیقت، می­توان واکنش­های کاتالیزوری را به صورت یک سیکل بسته در نظر گرفت که در ابتدا کاتالیزور وارد واکنش می­ شود سپس در انتهای سیکل به شکل اولیه خود بازیابی می­ شود ]۱۹[.

یک فوتو­کاتالیست نیمه رسانای ایده­آل باید از نظر بیولوژیکی و شیمیایی خنثی باشد، پایداری فوتو کاتالیستی^[۱۱] داشته باشد، به سادگی تولید و مورد استفاده قرار گیرد، به طور مؤثری به وسیله نور خورشید فعال شود، به طور مؤثر واکنش را کاتالیز نماید، ارزان باشد و هیچ خطری برای انسان و محیط زیست نداشته باشد. تیتانیم دی­اکسید به فوتو­کاتالیست ایده­آل نزدیک است و تقریباً همه خواص فوق را نشان می­دهد. که به دلیل قابلیت جذب اشعه فرابنفش به وسیله این ماده است. فوتون­های فرابنفش پرانرژی‌ترین ذرات هستند و در بیشتر موارد می­توانند به سادگی باعث تخریب اجسام گردند که این پدیده معمولاً از طریق شکست پیوند­های شیمیایی در آن‌ها صورت می­گیرد که به آن تجزیه فوتو­شیمیایی می­گویند. برخی از نانو مواد مانند تیتانیم دی­اکسید، قادرند با جذب اشعه فرابنفش و به واسطه خاصیت فوتوکاتالیستی خود پوششی ضد باکتری را ایجاد کنند، به علاوه مانع از عبور اشعه از ماده گردند. تنها استثنا در این مورد آن است که نور مرئی را جذب نمی­کند. نانو ذرات تیتانیم دی­اکسید، بر سطح زیر لای­های مناسبی از جمله شیشه و یا ترکیبات سیلیسی، پوشش داده می­شوند و در حوضچه­های تحت تابش نور ماوراء بنفش قرار می­گیرند.

نیمه رسانا­هایی چون TiO₂،ZnO ،CdST ، WO3 و SnO₂ به عنوان فوتو­­کاتالیست تا حد زیادی مورد مطالعه قرار گرفته­اند]۲۳-۲۰[ . واکنش­های فوتو­کاتالیستی که در سطح نیمه رسانا­ها اتفاق می­افتند دارای کاربرد­های بسیاری هستند .از میان این کاربرد­ها حذف آلاینده­ها از آب و هوا به عنوان یک ضرورت در زندگی مدرن مطرح می­باشد. در میان این نیمه رسانا­ها TiO₂ به عنوان یک ماده ایده­آل و قابل استفاده در محیط زیست به عنوان فوتو­کاتالیست است چون بسیار پایدار، غیر سمی، در دسترس، ایمن و فعال نوری است.

فرایند نانوفوتو­کاتالیستی با بهره گرفتن از نیمه رساناهای با ساختار نانو، یکی از تکنولوژی­هایی است که برای اکسیداسیون تخریبی مواد آلی همچون رنگ­ها استفاده می­ شود. راندمان تجزیه رنگ با افزایش غلظت رنگ کاهش می­یابد، زیرا در غلظت­های بالای رنگ، مکان­های فعال به وسیله یون­های رنگ پوشیده می­شوند در نتیجه تولید رادیکال­های OH·روی سطح کاتالیست کاهش می­یابد. اثرات بازدانده آنیون­ها، در واقع واکنش حفره­های مثبت و رادیکال هیدروکسیل با آنیون­ها است که به عنوان خورنده­های OH· و h⁺ رفتار می­ کنند و باعث طولانی شدن حذف رنگ می­شوند. از آنجا که pH بر روی خصوصیات بار سطحی فوتوکاتالیست تأثیر می­ گذارد، pH محلول، پارامتر مهمی در انجام واکنش بر روی سطوح ذرات نیمه رسانا است.

۱-۵- کلیات و تعاریف فوتوکاتالیزور

فرایند فوتو­کاتالیزوری به واکنشی اطلاق می­ شود که از طریق تابش نور به ذرات نیمه رساناWO₃) ، ZnO، TiO₂ ، (CdS امکان­ پذیر می­گردد. بالاترین نوار پر) نوار ظرفیت^[۱۲] (و پایین­ترین نوار خالی انرژی ) نوار هدایت^[۱۳] (به وسیله یک نوار شکاف انرژی^[۱۴] از هم جدا می­شوند. جذب یک فوتون با انرژی مساوی یا بیشتر از انرژی نوار شکاف یک الکترون را از نوار ظرفیت به نوار هدایت منتقل می­نماید. و هم زمان با آن یک حفره (h⁺) در نوار ظرفیت تولید می­ شود.

برای کارایی یک فوتو­کاتالیزور نیمه هادی انواع فرایند­های الکترونی شامل واکنش­های الکترون و حفره (h⁺/e^-) باید با سایر فرایند­های غیر فعال شدن، از قبیل ترکیب مجدد حفره و الکترون، رقابت نمایند.

ترکیب مجدد حفره و الکترون در سطح نیمه هادی یا در عمق اتفاق می­افتد ]۲۴[. این ترکیب مجدد در فرایندهای فوتوکاتالیزوری زیان­آور است و سبب اتلاف انر‍ژی فوتون به صورت گرما می­ شود]۲۶و۲۵[. به همین دلیل بازده کوانتومی فرایند­های فوتو­کاتالیزوری نسبتاً پایین است ]۲۷[. روشی که تا حدی بر این مسئله غلبه می‌کند استفاده از پذیرنده‌های الکترون ^[۱۵]است که با به دام اندازی الکترون‌ها مانع ترکیب مجدد الکترون و حفره می­شوند و حفره­های تولید شده توسط نور نیز می­توانند یک دهنده الکترون^[۱۶] را اکسید کنند. شکل (۱-۱) مکانیزم کلی عمل فوتوکاتالیزور را نشان می­دهد ]۲۹و۲۸و۲۶[.

شکل (۱-۱) مکانیزم کلی عمل فوتوکاتالیزور

حفره­های موجود در لایه­ی ظرفیت اکسید کننده­ های قوی می­باشند، این در حالی است که الکترون‌های نوار هدایت هم کاهنده­های خوبی هستند]۳۱و۳۰[. بیشتر واکنش­های تجزیه نوری مواد آلی از اکسایش قوی به وسیله حفره­ها به طور مستقیم یا غیر­مستقیم ناشی می‌شود که اهمیت آن به طبیعت جزو مورد عمل و pH وابسته است ]۳۳و۳۲[. فرایندهای تخریبی نظیر فرایندهای اکسایشی پیشرفته به واسطه کاربردشان در معدنی کردن ترکیبات آلی و در نهایت تولید مواد بی ضرر بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. موفقیت فرایندهای اکسایشی پیشرفته در تصفیه آب و فاضلاب ثابت شده است ]۳۵و۳۴[.

نیمه هادی­های تحت تابش نور برای از بین بردن آلوده­کننده­ های زیادی از قبیل آلکان­ها، الکن‌ها، الکل‌های آلیفاتیک،کربوکسیلیک اسید­های آلیفاتیک،کربوکسیلیک اسید­های آروماتیک، فنل­ها، آروماتیک­ها، حشره­کش­ها و همچنین ته­نشین کردن کاهشی فلزات سنگین گران‌بها در محلول­های آبی، به طور موفقیت آمیزی استفاده می­شوند ]۳۸-۳۶[.

۱-۵-۱- سطوح انرژی نوار هدایت و ظرفیت نیمه رسانا

قدرت نیمه رسانا برای کاهش نوری ^[۱۷]گونه جذب سطحی شده، به موقعیت نوار انرژی نیمه هادی و پتانسیل اکسایش-کاهش گونه­ های جذب شده بستگی دارد. از لحاظ ترمودینامیکی، سطح پتانسیل گونه الکترون گیرنده باید پایین­تر (مثبت­تر) از پتانسیل نوار هدایت نیمه رسانا باشد. همچنین سطح پتانسیل لازم برای گونه الکترون دهنده، باید بالاتر (منفی­تر) از موقعیت نوار ظرفیت نیمه رسانا باشد. بنابراین موقعیت تراز انرژی نوار هدایت مقیاسی از قدرت کاهند­گی و موقعیت تراز انرژی نوار ظرفیت مقیاسی از قدرت اکسند­گی است. شکل (۱-۲) انرژی نوار شکاف و سطح انرژی نوار هدایت و ظرفیت چند نیمه رسانا را نشان می­دهد. هنگام اندازه ­گیری پتانسیل لایه ­ها pH الکترولیت برابر ۱ بوده است. کنترل غلظت هیدروژن به علت تاثیر آن در پتانسیل لایه­ های هدایت و ظرفیت نیمه هادی ضروری است ]۳۹[.

شکل (۱-۲) انرژی شکاف نوار هدایت و موقعیت لایه­ های انرژی نیمه هادی­های مختلف

۱-۵-۲- جلوگیری از ترکیب مجدد الکترون - حفره با بهره گرفتن از اکسیژن

بازده و سرعت واکنش فوتو­کاتالیزوری ترکیبات آلی در حضور اکسیژن به طور چشمگیر افزایش می‌یابد. با افزودن چندین گونه اکسید­کننده معدنی از قبیل پراکسی دی سولفات، پراکسید و پریدات همین اثر مشاهده می­ شود. در اصل، مولکول اکسیژن با به دام اندازی الکترون نوار هدایت از ترکیب مجدد الکترون و حفره جلوگیری می­ کند. غلظت اکسیژن به مقدار جذب شده و مصرف شده بر روی سطح فوتو­کاتالیزور، در طی تابش نور و تاریکی مربوط است. در فرایند­های فوتو­کاتالیزوری، ساختار روتیل فعالیت کمتری نسبت به آناتاز نشان می­دهد. در حقیقت هر دو ساختار TiO₂ از لحاظ ترمودینامیکی قابلیت کاهندگی اکسیژن را دارند. ولی سرعت ترکیب مجدد الکترون و حفره در روتیل بیشتر است زیرا توانایی کمتری برای جذب اکسیژن دارد ]۴۰[.

در این فرایند، سوپر اکسید تشکیل شده یک عامل موثر برای اکسید کردن می­باشد. سوپر اکسید به واکنشگر موجود بر روی سطح نیمه رسانا اعم از خنثی، رادیکالی و رادیکال آنیونی حمله می­ کند. این حمله قبل از جدا شدن از سطح نیمه رسانا انجام می­گیرد. تا زمانی که سوپر اکسید، در محلول از بین نرفته است فعالیت اکسایشی فوتوکاتالیزور همچنان ادامه دارد و ممکن است باعث تولید هیدروژن پراکسید در محیط واکنش شود. هیدروژن پراکسید تولید شده، ترکیبات آلی موجود بر روی سطح نیمه رسانا را تخریب می­ کند ]۴۲و۴۱[.

۱-۵-۳- تشکیل گونه فعال اکسیژن و فواید آن

هیدروژن پراکسید بر روی سطح TiO₂، در حضور اکسیژن هوا، از طریق احیای اکسیژن به وسیله یک الکترون نوار هدایت تشکیل می‌شود. در بیشتر آزمایشات و کاربرد­ها با فوتو­کاتالیزور­های نیمه هادی، اکسیژن برای عمل کردن به عنوان پذیرنده الکترون اولیه حضور دارد. همچنین احیای دو الکترونی اکسیژن، در نهایت باعث تشکیل H₂O₂ از طریق مکانیزم زیر می‌شود.

گرشیر ^[۱۸]و هلر^[۱۹] پیشنهاد داده بودند که در این فرایند جالب، انتقال الکترون به اکسیژن ممکن است مرحله محدود کننده سرعت در فوتوکاتالیزور­های نیمه هادی باشد ]۴۳[. این مراحل خلاصه شده و در شکل (۱-۳) نشان داده شده است.

شکل)۱-۳( واکنش با گونه فعال اکسیژن در مکانیزم فوتو الکتروشیمیایی

واکنش­هایی که در طی فرایند فوتو­کاتالیزوری با فوتو­کاتالیزور TiO₂ اتفاق می­افتد و شامل گونه ­هایی از قبیلH₂O₂ ، OH• و O₂•̄ می­شوند در زیر نمایش داده شده است ]۴۹-۴۴[.

TiO₂ + hv → TiO₂(h⁺ + e⁻) (۱) H₂O₂⁻ → hv 2^•OH (2) H₂O(ads) + h⁺ → ^•OH + H⁺ (۳) OH⁻(ads)+ h⁺ → HO^• (۴) O₂ + e⁻ → O₂^•− (۵) O₂ (ads) + e⁻ + H⁺ → HO2^• (۶) HO₂^• + HO₂^• → H₂O₂ + O₂ (۷) O₂^•− + HO₂^• → HO₂⁻ + O₂ (۸) HO₂⁻ + H⁺ → H₂O₂ (۹) H₂O₂ (ads) + e⁻ → ^•OH + OH⁻ (۱۰) H₂O₂ + O₂^•− → ^•OH + OH⁻ + O₂ (۱۱) H₂O₂ (ads) +2 h⁺ → O₂ + ۲H⁺ (۱۲) H₂O₂ (ads) + 2H⁺ + ۲e⁻ → ۲H₂O (13) H₂O₂ (ads) + h⁺ → HO₂^• + H⁺ (۱۴) O₂(ads) + 2e⁻ + ۲H⁺ → H₂O₂ (ads) (15) O₂^•− + H⁺ → HO₂^• (۱۶) O₂^•− + htr⁺ → O₂ (۱۷) H₂O₂ + ^•OH → H₂O + HO₂^• (۱۸) HO₂^• + ^•OH → H₂O₂ + O₂ (۱۹) ^•OH + ^•OH → H₂O₂ (۲۰) HO₂^• + H₂O₂ → ^•OH + H₂O + O₂ (۲۱)

۱-۵-۴- تأثیر هیدروژن پر­اکسید بر سرعت فرایند فوتو­کاتالیزوری

سرعت فرایند اکسایش فوتو­کاتالیزوری به وسیله هیدروژن پراکسید افزایش می­یابد که این موضوع در بعضی مطالعات ثابت شده است. هیدروژن پراکسید در تخریب مواد آلی و معدنی الکترون دهنده، به وسیله عمل کردن به عنوان یک گیرنده الکترون یا به عنوان یک منبع رادیکال هیدروکسیل، به علت تقسیم یکنواخت، شرکت می­ کند و به عنوان یک افزودنی اکسنده در فرایند­های فوتو­کاتالیزوری به منظور افزایش سرعت واکنش استفاده می­ شود ]۵۱و۵۰[.

افزایش سرعت واکنش فوتو­کاتالیزوری در حضور هیدروژن پراکسید به چند عامل نسبت داده می­ شود، اول اینکه، هیدروژن پراکسید یک پذیرنده الکترون بهتر از اکسیژن است ]۵۳و۵۲[، پتانسیل کاهش اکسیژنv0/13 است در حالی که پتانسیل کاهشH₂O₂ ،v 0/72 است]۵۲[. این نشان می­دهد که انتقال الکترون­های تولید شده در نوار هدایت به وسیله کاهش اکسیژن، مرحله کنترل سرعت در مکانیزم فوتوکاتالیزوری است ]۵۵و۵۴[. در نتیجه شرایطی که به انتقال الکترون­های نوار هدایت کمک می­ کند می ­تواند تأثیری مثبت در فرایند فوتو­کاتالیزوری داشته باشد. این شرایط شامل افزایش غلظت اکسیژن و افزایش پذیرنده­های الکترونی موثر از قبیل هیدروژن پراکسید است ]۵۷-۵۵[.

دوم اینکه، افزایش هیدروژن پراکسید سرعت تولید رادیکال­های هیدروکسیل را افزایش می­دهد. غلظت H₂O₂ یک پارامتر کلیدی در تجزیه فوتو­کاتالیزوری است. سرعت تخریب با افزایش غلظت H₂O₂ افزایش می­یابد]۵۹و۵۸[. هوفمن^[۲۰] و کورمن^[۲۱] نشان دادند که بازده کوانتومی برای تولید هیدروژن پراکسید در طی اکسایش انواع ترکیبات با جرم مولکولی پایین به فشار جزئی اکسیژن بستگی دارد. این مطالعات تشکیل اولیه H₂O₂ از طریق احیای اکسیژن جذب سطحی شده به وسیله الکترون­های نوار هدایت را نشان می­دهد. همچنین هوفمن و همکارانش برای نشان دادن اینکه در واکنش فوتو­شیمیایی همه اکسیژن‌ها بر اثر کاهش به وسیله الکترون­های باند هدایت تولید هیدروژن پراکسید می­ کنند، از ایزوتوپ O¹⁸ نشاندار شده استفاده کردند. در غیاب اکسیژن هیچ هیدروژن پراکسیدی دیده نشد ]۶۰[.

۱-۵-۵- نقش رادیکال هیدروکسیل در واکنش‌های اکسیداسیون

یکی از حد واسط­هایی که در مسیر تجزیه ترکیبات آلی به ترکیبات معدنی در محلول­های آبی حاوی سوسپانسیون TiO₂ با آن مواجه می­شویم، هیدروکسیلات­ها هستند. چنین محصولاتی در اصل هم به وسیله حمله رادیکال هیدروکسیل به سیستم و هم به وسیله هیدراته شدن حد واسط اکسید شده حاصل می­گردد ]۶۲و۶۱[.

مطالعات تجربی نشان می­دهد بین تولید رادیکال هیدروکسیل و به دام افتادن حفره در فوتو­کاتالیزور رقابت وجود دارد، برای مثال اشاره شده است که در محلول­های رقیق آبی، فنل در ابتدا توسط رادیکال هیدروکسیل اکسید می­گردد ولی در محلول­های غلیظ، اکسیداسیون با به دام انداختن حفره شروع می­ شود. افزایش سرعت تجزیه فنل در حضور CN^- به وسیله اکسیداسیون مستقیم حفره به دی­سیانوژن (CN)₂ تبدیل می­ شود و این در حالی است که فنل برای به دام انداختن حفره نمی­تواند با CN^- رقابت کند ]۶۳[.

با بهره گرفتن از بررسی اسپین محصول رادیکال هیدروکسیل توسط ESR و دلایل غیر­مستقیم سنیتیکی، تشکیل رادیکال هیدروکسیل بر روی TiO₂ برانگیخته شده در حضور آب امری کاملاً مشخص است ]۶۴[.

با بررسی طیف حد واسط‌های زودگذر تشکیل شده از مواد آلی و معدنی جذب شده بر روس سطح بر انگیخته نیمه هادی توسط به دام افتادن حفره با بهره گرفتن از تکنیک طیف سنجی انعکاس نفوذی^[۲۲] مشخص شده است که حد واسط اکسید شده تک الکترونی تشکیل شده، ترجیحاً از محصولات رادیکال هیدروکسیل است و با پیوند­های قوی در سطح جذب می­ شود]۶۵[ . به هر حال مشخص است که در اصل به دام انداختن بار توسط گروه­هایOH سطحی )که اکسیداسیون شیمیایی اولیه از مواد جذب شده، روی سطح را قبل از نفوذ کردن به توده محلول شروع می­ کنند (انجام می­گیرد.

۱-۵-۵-۱- مکانیسم و مراحل تشکیل رادیکال هیدروکسیل

رادیکال­های هیدروکسیل اکسنده­های اصلی در واکنش­های فوتو­کاتالیزوری هستند، بنابراین می­توان با اضافه کردن رادیکال هیدروکسیل به سیستم، سرعت واکنش فوتو­کاتالیزوری را افزایش داد. این رادیکال­ها به عنوان اکسنده­های به شدت قوی و گزینش ناپذیر، منجر به معدنی شدن جزئی یا کلی چندین نمونه شیمیایی آلی شده ­اند ]۶۷و۶۶و۳۳[.

به دو طریق رادیکال­های هیدروکسیل تشکیل می­شوند ]۶۹و۶۸و۳۱و۳۰[. ماتیوس^[۲۳] پیشنهاد کرد که واکنش حفره­های لایه‌ی ظرفیت با H₂Oجذب شده یا با گروه ­های OH^-سطحی، بر روی TiO₂ روش اصلی تولید رادیکال­های هیدروکسیل می‌باشد ]۷۰[. این رادیکال نه تنها از طریق حفره­های لایه ظرفیت بلکه از طریق H₂O₂ ایجاد شده از رادیکال- آنیون سوپر­اکسید تولید می‌شوند ]۷۱[. تولید رادیکال هیدروکسیل از هیدروژن پراکسید به چند طریق صورت می­گیرد:

۱( تولید رادیکال هیدروکسیل به وسیله فوتولیز مستقیم هیدروژن پراکسید ]۷۳و۷۱و۵۳[.

(۲واکنش هیدروژن پراکسید با رادیکال-آنیون سوپر­اکسید ]۷۴و۵۷[.

(۳واکنش هیدروژن پراکسید با واسطه­های تولید شده نوری ]۷۶و۷۵و۵۷[.

H₂O₂ می ­تواند به وسیله رادیکال-آنیون سوپر­اکسید از طریق واکنش­های زیر تولید شود.

شکستن H₂O₂ به وسیله هر یک از واکنش­های زیر ممکن است تولید رادیکال­های هیدروکسیل نماید.

۱-۶- عملکرد­های کلی فوتو­کاتالیست­ها

عملکرد­های کلی فوتو­کاتالیست­ها بر چند نوع می­باشد:

۱ (تخریب:NO_x حذف کردن اجزاء مضر از اتمسفر. به عنوان مثال در حال حاضر هوا آلودگی زیادی دارد که در آن اکسید­های سولفور و نیتروژن از جمله آن‌ها به شمار می­رود و ناشی از اتو­موبیل و سایر آلاینده­ها می­باشند. فوتو­کاتالیست TiO₂ می ­تواند این آلودگی­ها را بشکند و تبدیل به گازCO₂ کند. در عایق کردن صوتی در ساختمان­ها در ساختار بتونی بکار می­رود.

۲ (گند­زدایی کردن: تخریب و جذب بو­های بد ناشی از بدبو کننده­هایی از قبیل استالدئید، آمونیاک و سولفید هیدروژن. به عنوان مثال بو­های ناخوشایندی که بسیار آزار دهنده هستند می ­تواند به گاز­های بدون بو تبدیل شود. این کار با قرار دادن یک فوتو­کاتالیست در مجاورت نور فلورسانس ^[۲۴]و نور خورشید امکان‌پذیر است.

۳ (تصفیه آب: تخریب و برداشتن ترکیبات آلی فرار مثل تترا کلرو اتیلن ^[۲۵]و تری کلرو اتیلن^[۲۶] که به عنوان آلاینده آب به شمار می­روند. تست غلظت کلرین ^[۲۷]باقی‌مانده نشان می­دهد که چه میزان حضور فوتو­کاتالیست موثر است.

۴ (ضد باکتری: پاکیزه کردن محیط به وسیله ضد باکتری­ ها و عمل استریلیزه کردن^[۲۸].

۵ (ضد چرک شدگی: از چرک شدن دیوار و زمین جلوگیری می­ کند.

در سال­های اخیر استفاده از نیمه رسانه ­ها به عنوان فوتو­کاتالیست برای تخریب آلودگی­های آلی خیلی زیاد شده است. به علت ویژگی­های نوری و الکتریکی، قیمت پایین، فعالیت فوتو­کاتالیستی بالا، ثبات شیمیایی، غیر­سمی بودن، فراوانی و در دسترس بودن، و عدم فرسایش و خوردگی در مقابل نور از تیتانیا یا همان تیتانیوم دی­اکسید به عنوان فوتو­کاتالیست رایج استفاده می­ شود ]۷۷[.

بعضی از ویژگی­های ذرات که در فعالیت فوتو­کاتالیستی مؤثر هستند، عبارتند از: ابعاد ذرات، ساختمان کریستال، سطح هیدروکسیل شونده، بلورینگی^[۲۹] مطلق، شدت تابش نوری، جذب سطحی آلودگی، pH محلول و روش آماده ­سازی. در زمینه فوتو­کاتالیستی، اغلب کاربرد­ها مربوط به پاک‌سازی هوا و آب یا ویژگی خود تمیز­شوندگی مواد مختلف می­شوند ]۷۸[.

۱-۷- نانو ذرات تیتانیم دی­اکسید (TiO₂)

تیتانیم دی­اکسید از اکسید­های فلزی است که در زندگی روزمره کاربرد فراوانی دارد. این ماده پودر سفید رنگی است که در صنعت از آن به عنوان رنگدانه^[۳۰] سفید استفاده می­ شود. گپ انرژی (شکاف پیوندی) نوع آناتاز^[۳۱] این ماده حدود ۲/۳ الکترون ولت است که می ­تواند نور فرابنفش را جذب کند، از این خاصیت می­توان به عنوان جاذب نور فرابنفش در کرم­های ضد آفتاب استفاده کرد. تحقیقات نشان می­دهد که ترکیبی از ساختار روتیل^[۳۲] و آناتاز هم از ساختار روتیل و هم از ساختار آناتاز فعالیت بیشتری دارد.

تمام خصوصیات تیتانیوم دی­اکسید نیز در نانو تیتانیوم دی­اکسید وجود دارد با این تفاوت که اندازه ذرات آن بسیار کوچک‌تر است و از این رو قابلیت و اثر کنندگی بیشتری دارد چرا که به واسطه کوچک بودن اندازه ذرات، سطح تماس بیشتر می­ شود و کارایی افزایش می­یابد. زمانی که اندازه ذرات TiO₂ به مقیاس نانو کاهش می­یابد فعالیت فوتو­کاتالیستی می ­تواند افزایش یابد چرا که مساحت سطح مؤثر افزایش می­یابد ]۷۹[.

تیتانیوم دی­اکسید در سه فرم کریستالی وجود دارد: روتیل، آناتاز و بروکیت^[۳۳]. از بین این سه فاز، فاز روتیل پایدارتر است و دو فاز دیگر یعنی دو فاز آناتاز و بروکیت در اثر حرارت به روتیل تبدیل می­شوند. از نظر فضایی، فاز­های روتیل و آناتاز تترا­گونال^[۳۴] هستند و بروکیت اورتورومبیک^[۳۵] است. در شکل ۱-۴) الف-ج (فاز­های ساختاری آناتاز، روتیل و بروکیت مشاهده می­شوند. فاز کریستالی زمانی ضروری است که کاربرد خاصی چون فوتو­کاتالیستی یا نیمه رسانایی مد نظر باشد. برای مثال فاز آناتاز برای رنگ­های حساس نوری و کاتالیز نوری استفاده می­ شود و فاز روتیل بیشتر در دی الکتریک‌ها و حسگر­های اکسیژن دمای بالا به کار می‌رود ]۸۰[.

شکل (۱-۴( ساختار­های بلوری: الف( آناتاز، ب( روتیل و ج( بروکیت]۸۱[

شکل)۱-۵( ساختمان روتیل و آناتاز تیتانیم دی­اکسید

بیشترین استفاده فوتو­کاتالیستTiO₂ ، تجزیه فوتونی ترکیبات آلی است. از TiO₂ به عنوان فوتو­کاتالیست در رفع آلودگی­های محیطی گوناگون مانند مواد آلی، ویروس­ها، باکتری­ ها، قارچ­ها، جلبک­ها و سلول­های سرطانی استفاده می­ شود. در این حالت، ماده در برخورد با ملکول­های آلوده­کننده آب، هوا و خاک که عموماً مولکول­های آلی کربنی هستند، آن‌ها را تجزیه کرده و به مواد غیر آلی، CO₂ و آب و آنیون­های معدنی بی­ضرر تبدیل می­ کند. این کارایی به اکسیداسیون بالای حفره­ها و رادیکال­های هیدروکسیل (HO^•) که به عنوان عوامل اکسید کننده قوی شناخته می­شوند، نسبت داده می­ شود. پتانسیل اکسیداسیون این رادیکال ۸/۲ الکترون ولت است که تنها فلوئور از آن بالاتر است.

دو خاصیت مهم این ماده که آن‌را در زندگی بسیار کارا و مفید می­سازد، خواص فوتو­کاتالیستی و فوق آب دوستی^[۳۶] آن است. از این دو خاصیت برای تصفیه آب و فاضلاب­ها، حذف آلودگی هوا و ساختمان­ها، تسریع واکنش­های فوتو­شیمیایی مانند تولید هیدروژن، ساخت سطوح و لایه­ های ضد مه و شیشه­های خود تمیز شونده^[۳۷] استفاده می­ شود.

۱-۷-۱- بررسی خواص فوتو­القایی^[۳۸] تیتانیم دی­اکسید TiO₂

بررسی خواص فوتو­القایی تیتانیم دی­اکسید را به وسیله وقوع پدیده ­های فوتو­القایی در آن توصیف می­ کنند. این پدیده ­ها شامل پدیده فوتو­کاتالیستی، فوق آب دوستی و فوتو­ ولتائیک است. همه این پدیده ­های فوتو­القایی از گپ انرژی نیمه رسانا سرچشمه می­گیرند. وقتی فوتونی با انرژی بیشتر از گاف انرژی بر نیمه رسانا فرود می ­آید، به وسیله آن جذب می­ شود و یک زوج الکترون- حفره تولید می­ شود که الکترون به باند رسانش برانگیخته شده می ­تواند مستقیماً در تولید الکتریسیته در سلول­های خورشیدی فوتو­ولتائیک یا در فرایند­های فوتو­کاتالیستی و فوق آب دوستی استفاده شود.

با نشاند TiO₂ در زئولیت^[۳۹] سنتزی یا طبیعی، خواص فتو­کاتالیتیکی آن در تخریب برخی از آلاینده‌ها را می­توان برسی نمود. قدرت یک نیمه هادی برای کاهش نوری به گونه جذب سطحی شده، به موقعیت نوار انرژی نیمه هادی و پتانسیل اکسایش-کاهش گونه­ های جذب شده بستگی دارد.

۱-۷-۱-۱- خواص فوق آب دوستی:

با تابش UVبه سطحTiO₂ ، می­توان آمیزه­ای از خاصیت فوق آب دوستی را در سرتاسر سطح ایجاد کرد و باعث پهن شدن آب شد. این فوق آب دوستی فوتو­القایی به همراه فعالیت فوتو­کاتالیستی، دو پدیده‌ای هستند که پایه مشترک دارند؛ یعنی اینکه آلاینده­های سطح به وسیله نور تجزیه شده و به وسیله آب شسته خواهند شد. یک کاربرد مناسب از این خاصیت در شیشه­ها و پارچه­های خود تمیز شونده است.

بر روی نمای بیرونی ساختمان­ها و یا سطح جاده­های پرتردد در نقاط بسیار آلوده، انواعی از نانو پوشش‌های هوشمند با کارکرد ضد آلودگی هوا اعمال می­شوند که آلودگی­هایی نظیر اکسید­های ازت و مواد فرار آلی محیط را جذب و خنثی می­ کنند. با بهره گرفتن از نانو پوشش‌های آب­گریز و یا آب دوست نیز می­توان در هزینه­ های شستشو و تمیز­کاری برخی قطعات ساختمانی نظیر شیشه­ها و یا نمای خارجی ساختمان­ها صرفه جویی کرد .در این بخش نقش نانو ذرات در عملکرد هوشمندانه پوشش ­های حذف کننده آلودگی مورد بررسی قرار می­گیرد.

شکل )(۱-۶) مکانیزم فوتو­کاتالیزوری تیتانیوم دی­اکسید

۱-۷-۲- روش­های سنتز تیتانیم دی­اکسید :

امروزه از روش­های مختلفی جهت تولید شکل­های مختلف TiO₂ استفاده می­ شود. در مجموع بیش از ۵۰ روش مختلف برای سنتز آن وجود دارد. هر یک از این روش­ها دارای مزایا و معایبی هستند. از جمله این روش­ها می­توان سل-ژل^[۴۰]]۸۲[ هیدروترمال، هیدرولیز نمک­های معدنی^[۴۱]]۸۳[ تکنیک فراصوتی^[۴۲]]۸۴[ میکروامولسیون^[۴۳] یا میسل­های برگشتی و هیدروترمال^۵ ]۸۷-۸۵[نام برد.

از بین این روش­ها کاربرد روش سل- ژل از بقیه بیشتر است که علت آن را می­توان دلایل زیر شمرد: ۱- خلوص، ۲- همگنی، ۳- تناسب و انعطاف­پذیری در اضافه کردن غلظت­های بالای ترکیبات، ۴- کنترل استوکیومتریک، ۵- سادگی فرایند و ۶-کنترل ترکیبات و توانایی در پوشش مساحت­های بزرگ و پیچیده.

در صنعت نیز روش­های متفاوتی برای تولید پودر تیتانیوم دی­اکسید وجود دارد از جمله: روش سولفاته، روش کلریده، مایه کردن گاز خنثی، سنتز با شعله اکسید TiCl₄ و روش سل- ژل]۸۸[.

نانو تیتانیوم دی­اکسید صنعتی با دو فرایند پایه تولید می­ شود. در هر دو روش از FeTiO₃ به عنوان ماده خام استفاده می­ شود.

هر یک از این روش­ها، تیتانیایی با درصد فاز متفاوت ایجاد می­ کند. برای مثال در فناوری کلریده، تیتانیا با ۸۰ درصد فاز آناتاز و ۲۰ درصد فاز روتیل تولید می­ شود]۸۹[.

۱-۷-۳- کاربردهای نانو تیتانیوم دی­اکسید

رنگ­های نساجی^[۴۴] و عوامل رنگی صنعتی شامل گروه ­های بزرگی از ترکیبات آلی هستند که خطرات محیطی و آلودگی‌ها را افزایش می­ دهند. به علت وجود آروماتیک­های بزرگ کنونی در مولکول­های رنگ و ثبات رنگ­های مدرن، روش­های عملیاتی بیولوژیکی متداول برای تخریب و بی­رنگ کردن آن‌ها بی­اثر است. به هر حال روش­های سنتی فیزیکی مثل جذب کربن فعال، اولترافیلتراسیون^[۴۵]، اسمز معکوس^[۴۶]، انعقاد با عوامل شیمیایی و تغییر تبادل یونی^[۴۷] در سینتیک رزین جاذب^۵، تنها ترکیبات آلی آب را به فاز دیگر می­برد.

در سال­های اخیر به علت ویژگی­های جالب فوتو­کاتالیستی کریستال­های تیتانیوم دی­اکسید تحقیقات زیادی گزارش شده است. استفاده تجاری از نانو TiO₂ به عنوان فوتو­کاتالیست در زمینه­هایی چون الف( تصفیه آب، ب( پاک‌سازی هوا و ج( استرلیزه کردن/ ضد­عفونی کردن در دنیا فراگیر شده است.

هر دو فاز آناتاز و روتیل دارای گاف انرژی هستند و فعالیت نوری دارند. فاز آناتاز قابلیت جذب UV را دارد و از آن برای کرم ضد آفتاب استفاده می­ شود. منظور از فعالیت نوری، تولید گروه ­های رادیکالی در سطح، تحت تابش نور خورشید است. با به کار بردن نانو TiO₂ بر روی سلولز یا پنبه پدیده خود تمیز شوندگی گزارش شده است ]۹۰[. همچنین از TiO₂ جهت خود تمیز­شوندگی سطحی استفاده شده و محصولات تجاری چون سرامیک­های حمام و آشپزخانه­ها، پارچه­ها، فیلتر­های هوای خانگی و پنجره­های شیشه ­ای با این ویژگی تولید می­ شود ]۹۱[.

در اینجا برخی از کاربرد­های نانو تیتانیوم دی­اکسید به صورت فهرست‌وار آورده شده است که عبارتند از: ۱- سطوح خود تمیز شونده ۲-­ خاصیت ضد مه گرفتگی ۳- تصفیه آب، هوا و یا پساب‌های شیمیایی شامل الف) تولید غشاهای تصفیه­ کننده^۶ ب) سمزدایی^۷ ت) افزایش سرعت تصفیه ث) حذف فنل ه) تخریب دی­کلروفنل ۴- مصارف دارویی و پزشکی ۵- آرایشی و بهداشتی ۶- ساخت مسواک­های بدون خمیر­دندان ۷- صنعت نساجی) محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش) ۸- صنعت چوب (محافظت در برابر اشعهUV ) ۹- شناسایی مجرمین ۱۰- ساختمان: به صورت الف: تصفیه کننده هوای داخل ساختمان­ها و ب: ساخت شیشه و نمایشگر­های تلویزیونی.

تحقیقات نشان می­دهد که فاز کریستالی آناتاز با دارا بودن انرژی باند شکاف بیشتر و فعالیت فوتو­کاتالیستی بالاتر نسبت به فاز­های دیگر بیشتر مورد استفاده قرار می­گیرد و در بسیاری از صنایع رویه صنعتی و تجاری شدن را در پیش گرفته است.

۱-۸- بررسی نانو ذرات روی اکسید (ZnO)

علی­رغم امتیازات متعدد TiO₂ این نقصان هم وجود دارد که به خاطر داشتن شکاف انرژی زیاد ev)2/3 (~کاربرد آن به ناحیه UV محدود می­ شود. این گستره تابشی در نوری که از طرف خورشید به زمین می­رسد سهم چندانی ندارد و همین امر کاربرد TiO₂ را برای مواردی که از انرژی خورشیدی^[۴۸] به منظور تخریب فوتو­شیمیایی استفاده می­ شود دچار محدودیت می­سازد]۹۵-۹۲[. برایZnO بزرگ‌ترین امتیاز این است که نسبت به TiO₂ کسر بزرگ‌تری از طیف خورشید را جذب می­ کند و تا سرحد ۴۲۵ nmرا شامل می‌شود]۹۶ ZnO . [نیز مانند TiO₂ دارای امتیازاتی از قبیل پایداری، کاربرد مناسب، قیمت پایین و دسترسی آسان می­باشد. در برخی از تحقیقات مربوط به تخریب فوتو­شیمیایی ترکیبات آلی، ZnO عملکرد بسیار بهتری را نسبت به TiO₂ از خود نشان داده است ]۹۸و۹۷[. تحقیق حاضر نیز این نتیجه را تأیید می­ کند.

ZnO می ­تواند برای تصفیه در شرایط اسیدی و بازی مناسب باشد. بنابراین ادامه دادن مطالعات بر روی ZnO کاملاً ضروری به نظر می­رسد]۱۰۰و۹۹[. در یک سری از آزمایشات که برای بررسی اثر دو مقوله روش تهیه و اندازه ذرات، بر روی فعالیت فوتو­کاتالیزوری انجام گرفت، اندازه­ های متفاوتی از نانو ذرات) ZnO با ضخامت۱۰،۵۰، ۲۰۰ و nm1000 (را که با دو روش متفاوت تبخیر گرمایی^[۴۹] و نشست شیمیایی^[۵۰] تهیه شده بودند را مورد بررسی قرار دادند. مشخص شد که نانو ذرات با ضخامتnm 500 تهیه شده با روش تبخیر گرمایی بالاترین فعالیت فوتو­شیمیایی را از خود نشان دادند. به علاوه ذرات چهار پر^[۵۱] ZnO بازدهی بیشتری نسبت به ذرات ZnO بی­نظم داشتند. همچنین کوچک‌ترین نانو ذرات ZnO )با ضخامت nm (10 تهیه شده با روش نشست شیمیایی، بازدهی کمتری نسبت به نانو ذرات ZnO با ضخامتnm 200 تهیه شده با روش تبخیر گرمایی از خود نشان دادند. نتایج این آزمایشات نشان دادند که برای فعالیت فوتو­کاتالیزوری، روش تهیه، نسبت به اندازه و شکل ذرات فاکتور تعیین ­کننده­تری است. بررسی ویژگی­های روی اکسید در ادامه به طور گسترده­تر آورده شده است ]۱۰۱[.

روی اکسید (ZnO) از خانواده II–VI به خاطر شکاف انرژی مستقیم­اش و انرژی برانگیختگی^[۵۲] در دمای اتاق و طول پیوند زیاد آن (۳٫۳۷ ev) به عنوان یک ماده نیمه هادی مهم مطرح است. انرژی پیوند در ZnO،mev 60 است. خصوصیات نوری و الکتریکی خاصی دارد که می ­تواند کاربرد­های زیادی داشته باشد از جمله: پوشش ­های رسانای اکسیدی با قابلیت عبور دهی بالا برای سلول­های خورشیدی، حسگر­های گازی^[۵۳]، آشکارساز­های نوری فرابنفش^[۵۴]، وسایل الکتریکی و نوری، کاتالیست­هایی برای هیدروژن­دار کردن در فاز مایع و کاتالیست­هایی برای تخریب فوتو­کاتالیزوری. نانو ساختار­­های ZnOدر طول سال­های اخیر به خاطر خصوصیات قابل توجه آن‌ها  برای کاربرد­های الکتریکی و فوتو­الکتریکی توجه خیلی زیادی را به خود جلب کرده ­اند. ZnO به خاطر خصوصیات پایدار آن در مقابل خوردگی نوری و شیمیایی، همانند TiO₂ یک ماده نیمه هادی بالقوه در تبدیل انرژی خورشیدی است. اندازه و ریخت­شناسی دو پارامتر مهم برای اندازه ­گیری و شناسایی خصوصیات فیزیکی و شیمی فیزیکی نانو ذره ZnO هستند. برای خصوصیات شیمیایی و نوری، الکتریکی جدید، شکل و اندازه نانو ذره باید به خوبی کنترل شود. رشد کریستال­های نانو ذره ZnO به طور جدی تحت تأثیر شرایط خارجی مانند دما قرار دارد. دمای بالا و دیگر شرایط سخت رشد فرایند جامد شدن را بسیار محدود می­ کند. در مقابل فرایند دمای بالا، روش­هایی بر اساس محلول­های شیمیایی به ویژه روش­های ته­نشین سازی به خاطر علاقه محققین به تولید ساختار­های نانو ZnO در دما­های پایین و تولید در مقیاس تجاری توجه خیلی زیادی به خود جلب کرده است. از آن گذشته روش­های ته­نشین سازی شیمیایی به آسانی می ­تواند اندازه­ های متفاوتی از نانو کریستال‌ها را تولید کند که تأثیر بسزایی در محصول نهایی خواهد داشت.

به طور کلی دو روش تجاری برای تولید نانو ذرات ZnO وجود دارد: روش فرانسوی و روش آمریکائی. در هر دو روش از اکسیداسیون بخار­های روی فلزی استفاده می­ شود و هر دو روش به گرمای زیادی نیاز دارند که مشخصاً انرژی زیادی را نیز مطالبه می­ کند. بنابراین پیدا کردن روش­های ساده­تر و اقتصادی­تر برای سنتز نانو ذره ZnO مورد توجه قرار گرفته است.

روابط مربوط به فرایند فوتو­کاتالیزوری نانو روی اکسید مشابه نانو تیتانیوم دی­اکسید است. چگونگی برانگیختگی الکترون و تشکیل جفت (حفره/ الکترون) در زیر آمده است ]۱۰۴-۱۰۲[.

ZnO + hν→ e⁻ +h⁺ (۱) e⁻ +h⁺→ heat (2) h⁺+H₂O_ads→•OH_ads +H (3) h⁺+OH_ads−→•OH_ads (۴) (۵) e⁻ +O₂→ O₂^•¯ O₂^•¯+HO₂• + H⁺→ H₂O₂ +O₂ (۶) O₂^•¯+Rh →Rh –OO• (۷) •OH_ads + Rh → Int. → P (8)

۱-۹- جذب^[۵۵] سطحی در فرایند فوتو­کاتالیزوری

روش فوتو­کاتالیزوری به عنوان روش مناسب برای حذف حلال­های مقاوم و کربن مونو­اکسید پیشنهاد می­ شود. اضافه کردن موادی که به عنوان جاذب مواد آلاینده هستند به فوتو­کاتالیزور، یکی از روش­های افزایش بازدهی فوتو­کاتالیزوری به شمار می ­آید. افزایش ماده جاذب باعث افزایش غلظت مواد آلاینده در نزدیکی مکان­های فعال می­ شود و به عبارت دیگر با مقدار معین کاتالیزور مقدار بیشتری از مواد آلاینده تجزیه می‌شود.

در عملیات جذب سطحی انتقال یک جز از فاز گاز یا مایع به سطح جامد صورت می­گیرد و در جریان آن مولکول­ها به سطح جسمی جامد می‌چسبند. واژه جذب سطحی برای تشریح این حقیقت به کار می­رود که غلظت مولکول­های جذب شده در سطح تماس جامد بیشتر از فاز گاز یا محلول است. جذب روی یک سطح جامد به علت نیروی جاذبه اتم‌ها یا مولکول­ها در سطح آن جامد است در عمل جذب سطحی نیروهای مختلفی اعم از فیزیکی و شیمیایی موثرند و مقدار آن بستگی به طبیعت ماده جذب شده و جسم جاذب دارد.

۱-۹-۱- مکانیزم­ های جذب سطحی

دو مکانیزم اصلی برای جذب سطحی وجود دارد:

۱- جذب فیزیکی^[۵۶] ۲- جذب شیمیایی^[۵۷]

در جذب سطحی فیزیکی معمولی، مولکول­ها به وسیله نیروهای واندروالسی به سطح ماده جاذب، گیر می­ کنند. در جذب سطحی شیمیایی، مولکول­های جذب شده، با پیوند­هایی که قابل مقایسه با پیوند­های شیمیایی است، به سطح ماده کاتالیزور نگه داشته می‌شوند. در فرایند تشکیل پیوند با ماده جاذب، مولکول­هایی که به طور شیمیایی جذب شده‌اند، دچار تغییر آرایش الکترونی درونی می‌شوند. پیوند­های درون بعضی از مولکول­ها کشیده و ضعیف و حتی پیوند بعضی از آن‌ها شکسته می‌شوند. مثلاً هیدروژن به صورت اتمی بر سطح پلاتین جذب می‌شود. بنابراین تعدادی از ملکول­ها که به طور شیمیایی جذب سطحی شده‌اند، به صورت کمپلکس فعال‌ شده عمل می‌کند. از سیلیکا- ژل نیز به علت سطح تماس زیاد به عنوان جاذب گاز استفاده می­ شود. اما موارد فوق در مورد جذب سطحی مولکول­های گاز بر روی سطح یک جسم جامد می­باشد. در نوعی دیگر از جذب سطحی، جسم حل­شده در یک محلول بر روی سطح یک جسم جامد جذب می­ شود. این پدیده در بی­رنگ کردن محلول‌ها و معمولاً با بهره گرفتن از زغال فعال^[۵۸] به کار می­رود. هفت اختلاف بین جذب سطحی شیمیایی و فیزیکی وجود دارد که عبارتند از:

۱) در جذب سطحی فیزیکی نیروهای ضعیف واندروالس باعث جذب می­شوند ولی در جذب سطحی شیمیایی، پیوند­های شیمیایی موجب انجام عمل جذب می­شوند.

۲) انتالپی جذب سطحی فیزیکی کمتر از انتالپی جذب سطحی شیمیایی است.

۳) جذب سطحی فیزیکی در پایین­تر از نقطه­ی جوش جذب شونده اتفاق می­افتد ولی در جذب سطحی شیمیایی، جذب در دماهای بالاتر نیز می‌تواند اتفاق افتد.

۴) در جذب سطحی فیزیکی با افزایش فشار جسم جذب شونده مقدار جذب در واحد سطح افزایش می­یابد ولی در جذب سطحی شیمیایی با افزایش فشار جسم جذب شونده، مقدار جذب در واحد سطح کاهش می­یابد.

۵) در جذب سطحی فیزیکی، میزان جذب از خصوصیات جسم جذب شونده است، در صورتی که در جذب سطحی شیمیایی میزان جذب از خصوصیات هر دو جسم است.

۶) انرژی فعال‌سازی در جذب سطحی فیزیکی چندان دخیل نیست، در حالی که در جذب سطحی شیمیایی ممکن است دخیل باشد.

۷) جذب سطحی فیزیکی به صورت چند لایه^[۵۹] صورت می­گیرد ولی جذب سطحی شیمیایی حداکثر به یک لایه منتهی می­ شود.

۱-۹-۲- جاذب‌ها^[۶۰]:

جامدی که بر روی سطح آن جذب اتفاق می­افتد جاذب یا سوسترا و مایع جذب شده را مجذوب می­نامند. جذب سطحی بر روی سطح مشترک جامد مایع به وقوع می­پیوندد.

بسیاری از جامدات این خاصیت را دارند که بتوانند مقداری گاز یا ماده حل­شده در حلالی را، جذب نمایند.
قدرت جذب یک ماده تابع عوامل زیر است :

سطح تماس :با افزایش سطح تماس مقدار جذب افزایش می­یابد، بهترین جذب­کننده­ها موادی هستند که ذرات ریز­تری داشته باشند و به عبارت دیگر سطح تماس بیشتر داشته باشند. از میان مهم­ترین جذب­کننده­ها می­توان ژل، سیلیس و کربن اکتیو را نام برد.

غلظت مقدار ماده جذب شده برای واحد جرم جذب­کننده تابعی از غلظت ماده حل­شده می­باشد.

دما: افزایش دما اصولاً باعث کاهش جذب سطحی می­ شود مگر در مواردی که جذب سطحی همراه با واکنش شیمیایی باشد.

نوع ماده جذب شده و جاذب: نوع ماده جذب شده و جاذب در جذب سطحی تأثیرگذار است به طوری که بعضی از مواد جاذب قدرت جذب زیاد نسبت به ماده حل شده به خصوصی از خود نشان می­ دهند، در حالی که نسبت به ماده دیگر قدرت جذب کمتری دارند.

حالت ماده جذب شده و جاذب: حالت ماده جذب شده و جاذب، همراه بودن آن با واکنش شیمیایی، برگشت­پذیر بودن یا نبودن واکنش آن‌ها نیز در جذب سطحی تأثیرگذار است.

۱-۱۰- راه کارهایی برای بالا بردن فعالیت فوتو­­کاتالیکی

۱- قرار­دارن فلزات بر روی نیمه هادی­ها

۲ -ترکیب نیمه هادی­ها^[۶۱] با هم

۳- قرار دادن نیمه هادی­ها بر روی نگه‌دارنده‌ها

۴ - استفاده از الکترون گیرنده­ها^[۶۲]

۱-۱۰-۱- قرار دادن فلزات

خواص نیمه هادی، با اضافه کردن فلزات نجیب^[۶۳] بهبود می­یابد. اولین بار، در سیستم پلاتین/تیتانیوم برای تولید اکسیژن و هیدروژن از آب، افزایش فعالیت مشاهده شد. در محل اتصال، خواص ربایش الکترون در محل فلز با سطح نیمه هادی ایجاد می­ شود و بعد از عمل تحریک با نور، الکترون به فلز منتقل شده و از ترکیب مجدد الکترون و حفره جلوگیری می­ شود. از فلزاتی می­توان استفاده کرد که در طی واکنش پایدار بوده و در شرایط اتمسفر قابل نگهداری باشد. با اکسید شدن فلز از فعالیت آن کم خواهد شد و نمی­تواند به طور موثر عمل کند (فلزاتی مانند: مس، نقره، جیوه، پالادیم و …)

برای مثال کوپل طلا-پالادیم- تیتانوم دی اکسید (Au–Pd–TiO₂) را داریم ]۱۰۵[:

شکل (۱-۷) اصلاح فوتو­کاتالیزور TiO₂ از طریق کوپل شدن با طلا و پلاتین

۱-۱۰-۲- ­­­­­­­ترکیب نیمه هادی­ها با هم

اصلاح فوتوکاتالیزورها^[۶۴] (مانند TiO₂/SiO₂، TiO₂/ZrO₂ و…) باعث کم شدن عمل باز­ترکیب خواهد شد.

اگر طول موج نور در حدی نباشد که بتوان یکی از نیمه هادی­ها را تحریک کرد می­توان از نیمه هادی دومی استفاده نمود و با تحریک آن الکترون و حفره ایجاد شده، که الکترون از لایه هدایت آن به لایه هدایت نیمه هادی دوم رفته، و باعث جدایی بار و افزایش بازده فرایند می­ شود.

۱-۱۰-۳- استفاده از نگه‌دارنده‌ها^[۶۵]

ذرات تیتانیوم دی­اکسید به دلیل این که سرعت ته­نشینی کمی دارند نیاز به عمل سانتریفوژ و یا فیلتر کردن دارند که از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نمی‌باشد.

در این مورد راهی وجود دارد و آن قرار دادن فوتو ­کاتالیست بر روی سطوح جاذب می­باشد.

اخیراً نشاندن فوتو­کاتالیست­ها بر روی نگه‌دارنده‌هایی همچون کربن فعال، سلیکاژل، زئولیت، کوارتز، شیشه، فایبر­گلاس^[۶۶] و آلومینا^[۶۷] گسترش یافته است.

در اکثر مطالعات، از سوسپانسیون TiO₂در فرایند­های اکسایش فوتو­کاتالیزی استفاده شده است. در این حالت مقدار کاتالیزور مصرف شده زیاد بوده و جداسازی فوتو­کاتالیزور با ابعاد نانو از محلول پس از انجام عمل تصفیه جهت مصرف مجدد آن دشوار و پر­هزینه است. همچنین در صورت استفاده از نانو کاتالیزور تیتانیم دی­اکسید به شکل سوسپانسیون^[۶۸] کدورت محلول بالا خواهد بود و نور به قسمت­ های پایین نفوذ نخواهد کرد ]۱۰۶[. وجود موارد فوق کاربرد فرایند­های اکسایش فوتو­کاتالیزی را در مقیاس صنعتی محدود می­ کند .به منظور حل مشکلات مذکور در گسترش فرایند­های اکسایش فوتو­کاتالیزی در مقیاس صنعتی، نانو ذرات تیتانیم دی­اکسید بر روی بستر­های مناسب تثبیت می­شوند. موادی که به عنوان بستر مورد استفاده قرار می­گیرند باید از نظر شیمیایی غیر فعال باشند، از محیط آبی به سادگی قابل جداسازی باشند، قیمت آن‌ها مناسب بوده و قابلیت استفاده صنعتی داشته باشند ]۱۰۸و۱۰۷[.

۱-۱۱- نانو پوشش‌های هوشمند تصفیه کننده هوا

نانو پوشش‌های تصفیه کننده هوا بر روی سطوح خارجی ساختمان­ها و جاده­ها به ویژه در نقاط پر­تردد و دارای آلودگی بالا قابل استفاده هستند. به کار گیری این پوشش­ها یکی از راه­های کاهش خسارات ناشی از آلودگی هوا محسوب می­گردد .عامل تأثیر گذار مهم در عملکرد این دسته از پوشش ­های هوشمند، اکسید­های فلزی نیمه هادی و فوتو­کاتالیست­هایی نظیر CdS ,WO₃ ,TiO₂ و ZnO است که از میان آن‌ها استفاده از TiO₂ به دلیل پایداری شیمیایی بالا، سمیت پایین و ارزان بودن رایج­تر است.

۱-۱۱-۱- عملکرد نانو ذرات تیتانیوم دی­اکسید در پوشش ­های تصفیه کننده هوا

الکترون­ها و حفراتی که در نتیجه واکنش فوتو­کاتالیستی بر روی سطح نانو ذرات تیتانیوم دی­اکسید شکل می­گیرند می­توانند آب و اکسیژن موجود در محیط را به یون­های سوپر­اکسید و رادیکال­های آزاد هیدروکسیل تبدیل کنند. همچنین حفرات ایجاد شده، آلودگی­های آلی را اکسید کرده، به آب، CO₂ و سایر مواد آلی واسطه بی­خطر تبدیل می­ کنند. واکنش­های تولید الکترون و حفره بر روی سطح ذرات TiO₂ بر اثر تابش نور UV و به دنبال آن واکنش­های اکسایش و کاهش انجام می‌گیرد.

از آنجا که واکنش فوتو­کاتالیستی TiO₂ یک واکنش سطحی است، با کاهش اندازه ذرات، سطح مؤثر برای واکنش با آلودگی­های آلی و سایر آلودگی­ها نظیر گاز NO₂ و غیره افزایش یافته و به این ترتیب تخریب نوری بهتری صورت می­گیرد. محصول واکنش پس از بارش باران و یا شستشو با آب از سطح زدوده می­ شود. اگر­چه CO₂ تولید شده نیز جزء گاز­های گل خانه­ای محسوب می­گردد. درصد تولید این محصول جانبی در مقایسه با آنچه که منابع آلاینده تولید می­ کنند، بسیار ناچیز است. سرعت وقوع واکنش بستگی به شدت نور آفتاب، شرایط محیطی نظیر دما و رطوبت نسبی و میزان نانو ذرات TiO₂ در معرض نور و نیز میزان جذب NO_x محیط به وسیله پوشش دارد.

۱-۱۱-۲- نانو پوشش‌های هوشمند خود تمیز شونده

بروز تصادفات به علت عدم دید مناسب و کافی به خصوص در شرایط جوی نامساعد مانند باران و گرد و غبار، نیازمندی صنعت خودرو را به ایجاد شیشه‌ها و آینه‌های ضد لک در خودرو ایجاد کرده است. با ظهور فناوری نانو، روکش‌های مخصوص این امر برای به کارگیری در مورد خودروهای موجود و خودروهای در حال ساخت فراهم شده است. این نوع روکش روی شیشه خودرو­ها موجب دفع آب و ذرات گرد و غبار شده و به راحتی می‌توان سطح آن را تمیز کرد. علاوه بر این، پاک­سازی و تمیز کردن نمای ساختمان­ها، شیشه­ها و برخی دیگر از اجزای داخلی با صرف هزینه و وقت زیادی همراه است و استفاده از پوشش­هایی که زمینه ­های تمیز شدن خود به­خودی سطوح را فراهم آورند، بسیار مفید واقع می­ شود.

ا۱-۱۱-۳- پوشش ­های آب­گریز خود تمیز­شونده

اساس ویژگی آب گریزی یک سطح، ساز و ­کار اثری موسوم به لوتوس^[۶۹] در برگ گیاهان است. در این حالت آب به محض تماس با سطح به شکل قطرات کروی تجمع و از روی سطح لغزیده و ذرات آلودگی و خاک­ها را با خود از روی سطح می­زداید. میزان خیس شدن یک سطح جامد با آب در هوای محیط به چگونگی ارتباط میان کشش­های سطحی آب / هوا، جامد / آب و جامد / هوا بستگی دارد.

۱-۱۱-۴- پوشش ­های آب دوست خود تمیز شونده

برای ایجاد یک پوشش آب دوست با ساز و کار عمل نور آب دوستی یک لایه نازک از پوشش حاوی نانو اکسیدهای فلزی فوتو­کاتالیست یا سولفیدها ZnS)، CdS ، TiO₂، ZnO، Fe₂O₃ و (…بر روی سطح اعمال می­ شود. این سطح تحت تابش  UV خاصیت فوق آب دوستی پیدا می­ کند. در این حالت آب به محض تماس با سطح به صورت یک ورقه روی سطح پخش می­ شود. پس از انجام واکنش­های اکسایش و یا کاهش، آلودگی­های آلی، غیر آلی، باکتری­ ها و یا ویروس­ها تخریب می­گردند، سپس آب موجود بر روی سطح، مواد حاصل از تخریب را به راحتی می­زداید.

۱-۱۱-۵- نانو پوشش‌های هوشمند زیست فعال

نانو پوشش‌های ضد باکتری که کاربرد­های فراوانی در زمینه ­های بهداشتی و پزشکی دارند. از جمله نانو پوشش‌های هوشمندی هستند که از خواص فوتو­کاتالیستی نانو ذراتی نظیر TiO₂ در ساخت آن‌ها استفاده شده است. رادیکال­های هیدورکسیلی که در نتیجه جذب امواج UV بر روی سطح نانو ذرات TiO₂ تولید می­شوند می­توانند با تخریب غشای سلولی میکرو ارگانیسم‌ها به ساختار سیتوپلاسم آن آسیب جدی وارد کرده، نهایتاً موجب مرگ و تخریب آن گردند. میکروارگانیسم­های گوناگون در مقابل فعالیت فوتو­کاتالیستی TiO₂ از درجات حساسیت گوناگونی برخوردارند؛ به عنوان مثال ویروس­ها بیش از باکتری­ ها و باکتری­ ها بیش از هاگ­ها نسبت به خاصیت فوتو­کاتالیستی TiO₂ حساسیت نشان می­ دهند. تحقیقات ثابت کرده است که گند­زادیی با بهره گرفتن از نانو ذرات TiO₂، سه برابر کلراسیون و ۱/۵ برابر اوزوناسیون^[۷۰] مؤثر واقع می­ شود. مطابق آمار، خسارات اقتصادی ناشی از رسوب کپک، و جلبک­های دریایی بر روی کشتی­ها و سایر سازه­های دریایی، میلیارد­ها دلار در سال برآورد می­گردد که با کاربرد پوشش ­های نانو ساختار ضد­خزه می­توان به رفع این معضل کمک کرد.

۱-۱۲- مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود^[۷۱]

تشخیص اولیه اینکه آیا واکنش تجزیه در شرایط جذب سطحی رخ می­دهد، یا سطح نیمه هادی TiO₂ صرفاً یک گونه فعال(^•OH) به وجود می‌آورد که در داخل محلول واجذب شده و متعاقباً واکنش می­دهد، مهم می­باشد. در زیر تمایز بین دو احتمال سینتیکی لانگمویر- هینشل وود (L-H) مورد بررسی قرار می­گیرد ]۱۰۹[.

عملکرد L-H به عنوان یک مدل خوب برای تفسیر واکنش­های جامد- گاز شناخته شده است. در این مدل پوشش سطح^[۷۲] (ө) متناسب با غلظت اولیه ماده جذب شونده (C_o) می­باشد که به صورت زیر تعریف می­ شود:

(۱)

که در اینجاK ثابت تعادل جذب و واجذب می­باشد. سرعت واکنش L-H متناسب با ө بوده و برابر است با:

(۲)

که k_r ثابت سرعت واکنش می­باشد. اگر بین دو یا چند گونه برای جذب موقعیت­های فعال سطح رقابت صورت گیرد مدل سینیتیکی L-H به صورت زیر تغییر شکل می­یابد. در این رابطه i گونه جذب شونده، رقابت کننده می­باشد ]۱۱۰[.

(۳)

برای واکنش­هایی که در سطوح بین فازی جامد- مایع رخ می­دهد می­توان از مدل سینیتیکی اصلاح شده L-H استفاده نمود.

فرضیاتی که در این مدل اصلاح شده به کار گرفته شده است عبارتند از:

در حالت تعادل تعداد مراکز جذب شده سطح ثابت باقی می­ماند.

با هر مرکز فعال سطح فقط یک ماده پیوند برقرار می­ کند.

گرمای جذب شده به وسیله جذب ماده برای هر محل جذب برابر بوده و به پوشش سطح وابسته نیست.

در بین مولکول‌های جذب شده مجاور بر روی سطح هیچ برهم کنشی وجود ندارد.

سرعت جذب سطحی ماده از سرعت هر واکنش شیمیایی ثانویه بزرگ‌تر است.

محصولات به دست آمده هیچ پیوند غیر برگشت­پذیری با سطح برقرار نمی­کنند.

با توجه به این فرضیات و معادله ۱ پوشش سطح (ө) متناسب با غلظت اولیه ماده جذب شونده می­باشد:

(۴)

که K_s ضریب جذب حلال و C_s غلظت حلال می­باشد ]۱۰۹[. در این شرایط سرعت واکنش سطحی تک مولکولی^[۷۳] برای مدل سینیتیکی اصلاح شده لانگمویر- هینشل وود در رابطه با واکنش­های فوتو­کاتالیزوری جامد- مایع عبارت است از:

(۵)

در اینجا مقدار C_s تقریباً ثابت بوده و بنابراین داریم :

(۶)

که ثابت جذب K_A متناسب با ثابت تعادل جذب و واجذب (K) می­باشد. با قرار دادن معادله ۶ در معادله ۵ نتیجه خواهد شد:

(۷)

(۸)

با توجه به فرمول فوق‌الذکر اگر ۱/R را نسبت به ۱/C_o رسم کنیم خطی به دست می ­آید که ۱/k_r عرض از مبدأ و ۱/k_rK_A شیب آن خواهد بود و دقت خط اعتبار مدل سینیتیکی L-H را به همراه دارد.

۱-۱۲-۱- تبعیت مدل اصلاح شده لانگمویر- هینشل وود از سینیتیک درجه یک

دو حالت نهایی در تعریف پوشش سطح (ө) ذرات نیمه هادی مشخص می­باشد :

۱- هر دوی واکنشگر و حلال برای کسب موقعیت­های فعال رقابت می­ کنند.

۲- هر دوی واکنشگر و حلال بر روی سطح بدون رقابت برای کسب موقعیت­های فعال جذب می­شوند.

با توجه به مطالب گفته شده برای مدل L-H، سرعت واکنش سطحی تک مولکولی ® متناسب با (ө) می­باشد و در معادلات ۹ و۱۰ وقتی که واکنشگر نسبت به محصولات خیلی بیشتر جذب سطحی شده به ترتیب آمده است:

(۹)

(۱۰)

k_r ثابت سرعت واکنش، (ө) کسری از سطح پوشیده شده به وسیله واکنشگر، K ضریب جذب واکنشگر، C_o غلظت اولیه واکنشگر، k_s ضریب جذب حلال و C_sغلظت حلال می­باشد.

از آنجا که سطح TiO₂ هیدراته شده با گروه ­های هیدروکسیل و مولکول­های آب، پوشیده شده است و به دلیل اینکه هر دوی واکنشگر و مولکول­های آب بر روی نیمه هادی از طریق پیوند هیدروژنی می­توانند جذب سطحی شوند، رقابتشان برای کسب موقعیت­های فعال نمی­تواند قابل اغماض باشد. به علاوه برای مقادیر C_o > C_s و در صورت ثابت باقی ماندن C_s در همه غلظت­های واکنشگر، سطح TiO₂پوشیده شده به وسیله حلال تقریباً تغییری نمی­کند ]۱۱۰[.

(۱۱)

(۱۲)

آشکار است که معادلات ۱۱ و ۱۲ مجموع معادله سرعت درجه صفر و درجه یک هستند و سهم آن­ها برای واکنش کلی به غلظت اولیه C_o بستگی دارد. وقتی که C_o خیلی کوچک باشد معادلات ۱۱ و ۱۲ به معادله ۱۳ کاهش پیدا می‌کند:

Ln(C_ο/C_t) =kt

(۱۳)

بنابراین رسم نمودار Ln(C_ο/C_t) نسبت به زمان تابش باید یک خط مستقیم باشد که شیب خط برابر ثابت سرعت مشاهده شده (k) است.

فصل دوم

بخش تجربی

۲-۱- معرف­ها و مواد مورد استفاده

معرف­ها و مواد اولیه مورد استفاده شامل ردانین، نانو تیتانیوم دی‌اکسید (آناتاز)، نانو روی اکسید (ZnO) و آب مقطر دو بار تقطیر می­باشد. مواد دیگر مورد استفاده شامل، سدیم هیدروکسید (NaOH)، هیدروژن کلرید (HCl)، پتاسیم دی هیدروژن فسفات (KH₂PO₄)، پتاسیم منو هیدروژن فسفات (K₂HPO₄)، پتاسیم هیدروژن فتالات (KHP)، بوراکس (Na₂B₄O₇.10H₂O) می‌باشند (که بیشتر در ساخت محلول­های بافری با pH مشخص مورد استفاده قرار می­گیرند).

۲-۲- دستگاه­های مورد استفاده

۲-۲-۱- سانتریفوژ

برای جداسازی اکسید روی و تیتانیم دی اکسید از مخلوط ناهمگن (Heterogeneous) واکنش، در این تحقیق از دستگاه سانتریفوژ مدل ۳۰۱ sigma استفاده شد.

۲-۲-۲- pHمتر

برای اندازه ­گیری pH محلول‌های واکنش و همچنین کنترل دقیق pH بافر از دستگاه pH متر مدل ۶۰ F استفاده شد.

۲-۲-۳- طیف سنج ماورا بنفش- مرئی (UV-VIS)

طیف جذبی و همچنین جذب همه محلول­های استاندارد و محلول­های مورد اندازه ­گیری به وسیله دستگاه UV-VIS مدل JASCO V-570 اندازه ­گیری شد.

۲-۲-۴- دستگاه فوتو­شیمیایی

دستگاه فوتو­شیمیایی که در این تحقیق از آن استفاده شد دارای جعبه­ای به اضلاع ۷۵×۶۰×۹۰ سانتی­متر، یک لامپ ۴۰۰ وات پرفشار جیوه برای نوردهی در داخل، در پایین دو بشر دو لیتری وجود دارد که توسط دو راه ورودی و خروجی به حمام آب متصل شده است. سل­های فوتو­شیمیایی، در هنگام انجام آزمایش در داخل بشر­ها قرار می­گیرند و محلول­های واکنش با بهره گرفتن از مگنت و همزن مغناطیسی که در زیر بشر­ها قرار گرفته به هم زده می­ شود. در ته جعبه یک فن، جهت خنک کردن لامپ جیوه­ای نصب شده است. سل­های فوتو­شیمیایی مورد استفاده همان طوری که در شکل نشان داده شده است دارای دو قسمت هستند که به هم جوش خورده­اند قسمت بالا باریک و قطری به اندازه ۵/۱ سانتی متر و ارتفاع ۱۰ سانتی متر دارد و قسمت پایین هم که معمولاً در هنگام واکنش از نمونه پر می‌شود، قطری به اندازه ۲ سانتی متر و ارتفاع ۱۰ سانتی متر دارد.

در شکل ۲-۱ شمای کلی دستگاه فوتوشیمیایی مورد استفاده برای تخریب فوتوکاتالیزوری تعدادی از معرف‌های شیمیایی آلی نمایش داده شده است. قسمت‌های مختلف دستگاه عبارتند از:

1. سیلندر اکسیژن
2. منبع انرژی لامپ (ترانس تقویت کننده برق شهر)
3. لامپ ۴۰۰ وات پرفشار جیوه
4. محفظه فوتوشیمیایی همراه با ورقه­های آلومینیمی قرار گرفته بر روی جداره‌های داخلی آن به منظور انعکاس نور و در نتیجه رسیدن بیشتر نور به سل فوتوشیمیایی
5. دستگاه تهویه هوا
6. همزن مغناطیسی
7. بشر دو لیتری از جنس پیرکس
8. سل فوتوشیمیایی

شکل (۲-۳) شمای کلی دستگاه فوتوشیمیایی مورد استفاده

۲-۳- تهیه محلول ۲/۰ مولار اسید کلریدریک

۱۴/۴ میلی لیتر اسید کلریدریک غلیظ را توسط پیپت به بالن ژوژه ۲۵۰ میلی لیتری منتقل گردید و با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۴- تهیه محلول ۱/۰ مولار پتاسیم هیدروژن فتالات

۰۶/۵ گرم از پتاسیم هیدروژن فتالات را توزین کرده و در آب حل کرده و سپس به بالن ژوژه ۲۵۰ میلی لیتری منتقل کرده و با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۵- تهیه محلول ۱/۰ مولار سدیم هیدروکسید

۱ گرم، هیدروکسید سدیم خالص را توزین کرده و در آب حل کرده و سپس به بالن ژوژه ۲۵۰ میلی منتقل کرده و با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۶- تهیه محلول ۱/۰ مولار پتاسیم دی هیدروژن فسفات

۴۰/۳ گرم، پتاسیم دی هیدروژن فسفات خالص را توزین کرده و در آب حل کرده و سپس به بالن ژوژه ۲۵۰ میلی لیتری منتقل کرده و با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۷- تهیه محلول ۵/۰ مولار پتاسیم هیدروژن فسفات

۱۷/۲ گرم پتاسیم هیدروژن فسفات خالص را توزین کرده و در آب حل کرده و سپس به بالن ژوژه ۲۵۰ میلی لیتری منتقل کرده و با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۸- تهیه محلول ۰۲۵/۰ مولار بوراکس

۳۷/۲ گرم بوراکس خالص را توزین کرده و در آب حل کرده و سپس به بالن ژوژه ۲۵۰ میلی لیتری منتقل کرده و با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۹- تهیه محلول‌های بافر با pH های مختلف

۲-۹-۱- تهیه محلول با pH برابر ۱

۲۵ میلی لیتر محلول ۲/۰ مولار کلرید پتاسیم به ۶۷ میلی لیتر محلول ۲/۰ مولار اسید کلریدریک اضافه شد و در بالن ژوژه۱۰۰ میلی لیتری با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۹-۲- تهیه محلول با pH برابر ۲

۲۵ میلی لیتر محلول ۲/۰ مولار کلرید پتاسیم به ۵/۶ میلی لیتر محلول ۲/۰ مولار اسید کلریدریک اضافه شد و در بالن ژوژه ۱۰۰ میلی لیتری با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۹-۳- تهیه محلول با pH برابر ۳

۵۰ میلی لیتر محلول ۱/۰ مولار پتاسیم هیدروژن فتالات به ۳/۲۲ میلی لیتر محلول ۱/۰ مولار اسید کلریدریک اضافه شد و در بالن ژوژه ۱۰۰ میلی لیتر با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۹-۴- تهیه محلول با pH برابر ۴

۵۰ میلی لیتر محلول ۱/۰ مولار پتاسیم هیدروژن فتالات در بالن ژوژه ۱۰۰ میلی لیتری با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۹-۵- تهیه محلول با pH برابر ۵

۵۰ میلی لیتر محلول ۱/۰ مولار پتاسیم هیدروژن فتالات به ۶/۲۲ میلی لیتر محلول ۱/۰ مولار هیدروکسید سدیم اضافه شد در بالن ژوژه ۱۰۰ میلی لیتری با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۹-۶- تهیه محلول با pH برابر ۷

۵۰ میلی لیتر محلول ۱/۰ مولار پتاسیم دی هیدروژن فسفات به ۱/۲۹ میلی لیتر محلول ۱/۰ مولار هیدروکسید سدیم اضافه شده در بالن ژوژه ۱۰۰ میلی لیتری با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۹-۷- تهیه محلول با pH برابر ۸

۵۰ میلی لیتر محلول ۲۵ ۰/ ۰ مولار بوراکس به ۵/۲۰ میلی لیتر محلول ۱/۰ مولار اسید کلریدریک اضافه شده در بالن ژوژه ۱۰۰ میلی لیتری با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۹-۸- تهیه محلول با pH برابر ۹

۵۰ میلی لیتر محلول ۰۲۵/۰ مولار بوراکس به ۶/۴ میلی لیتر محلول ۱/۰ مولار اسید کلریدریک اضافه شده و در بالن ژوژه ۱۰۰ میلی لیتری با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۹-۹- تهیه محلول با pH برابر ۱۰

۵۰ میلی لیتر محلول ۰۲۵/۰ مولار بوراکس به ۳/۱۸ میلی لیتر محلول ۱/۰ مولار هیدروکسید سدیم اضافه شده و در بالن ژوژه ۱۰۰ میلی لیتری با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۹-۱۰- تهیه محلول با pHبرابر ۱۱

۵۰ میلی لیتر محلول ۰۵/۰ مولار پتاسیم منو هیدروژن فسفات به ۱/۴ میلی لیتر محلول ۱/۰ مولار هیدروکسید سدیم اضافه شده و در بالن ژوژه ۱۰۰ میلی لیتری با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۹-۱۱- تهیه محلول با pH برابر۱۲

۵۰ میلی لیتر محلول ۰۵/۰ مولار پتاسیم منو هیدروژن فسفات به ۹/۲۶ میلی لیتر محلول ۱/۰ مولار هیدروکسید سدیم اضافه شده و در بالن ژوژه ۱۰۰ میلی لیتری با آب دو بار تقطیر به حجم رسانده شد.

۲-۱۰- اندازه گیری کمی غلظت معرف شیمیایی آلی

برای اندازه گیری کمی میزان معرف شیمیایی آلی باقی مانده در محلول، از نمودارهای استاندارد رسم شده برای هر ماده در pHهای مختلف استفاده شد. طول موج مورد استفاده برای خواندن جذب هر یک از محلول‌ها با توجه به طیف جذبی هر یک از مواد در pHمورد مطالعه انتخاب گردید (جدول و نمودارهای ۳-۱ تا ۳-۵).

برای هر نمونه پس از انجام هر واکنش فوتو­شیمیایی، جذب محلول باقی مانده در طول موج مربوط به نمونه در pHمورد مطالعه ثبت شد وبا استفاده از نمودار استاندارد معرف در همان pH، غلظت محلول باقی­مانده به دست آمد. البته برای دقت بیشتر در به دست آوردن جذب، هر نمونه چندین بار سانتریفیوژ گردید.

۲-۱۱- بررسی نوع فوتوکاتالیزور و به دست آوردن بهترین فوتوکاتالیزور برای تخریب فوتوشیمیایی معرف شیمیایی آلی

نانو روی اکسید و نانو تیتانیم دی­اکسید (آناتاز)، به عنوان فوتوکاتالیزور برای تخریب معرف شیمیایی آلی مورد نظر (ردانین) به کار برده شدند. در شرایط یکسان مشخص شد که برای تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین، نانو روی اکسید (ZnO) فوتوکاتالیزور بهتری نسبت به نانوتیتانیم دی­اکسید (آناتاز) است. به همین خاطر تخریب فوتوشیمایی ردانین را برای هر دو فوتوکاتالیزور انجام داده و نتایج را مورد بررسی و مقایسه قرار دادیم.

۲-۱۲- بهینه کردن پارامتر­های موثر بر واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین

۲-۱۲-۱- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز)

۲-۱۲-۱-۱- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر ۹

برای این منظور مقادیری معین (به ترتیب ۰، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰ و ۲۵ میلی گرم) از فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) را وزن کرده، در ۶ سل ساخته شده قرار داده و روی هر کدام از آن‌ها ml 25 محلول ppm30 ردانین با ۹=pH اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) به مدت h1 در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. سپس سل‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ، فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی‌مانده اندازه ­گیری شدند. مشخص شد که بیشترین (بهترین) تخریب مربوط به سلی است که حاوی mg10 از نانو تیتانیوم دی­اکسید می‌باشد. این مقدار از نانو تیتانیوم دی­اکسید به عنوان مقدار بهینه فوتوکاتالیزور برای ۹=pH در نظر گرفته شد.

۲-۱۲-۱-۲- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر ۱۰

برای این منظور مقادیری معین (به ترتیب ۰، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰ و ۲۵ میلی گرم) از فوتوکاتالیزور نانو

تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) را وزن کرده و در ۶ سل ساخته شده قرار داده و روی هر کدام از آن‌ها، ml 25 محلول ppm30 ردانین با ۱۰=pH اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) به مدت h1 در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. سپس سل‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی‌مانده اندازه ­گیری‌ شدند. مشخص شد که بیشترین (بهترین) تخریب مربوط به سلی است که حاوی mg20 از نانو تیتانیوم دی­اکسید می‌باشد. این مقدار از نانو تیتانیوم دی­اکسید به عنوان مقدار بهینه فوتوکاتالیزور برای ۱۰=pH در نظر گرفته شد.

۲-۱۲-۱-۳- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر ۱۱

برای این منظور مقادیری معین (به ترتیب ۰، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰ و ۲۵ میلی گرم) از فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) را وزن کرده و در ۶ سل ساخته شده قرار داده و روی هر کدام از آن‌ها، ml 25 محلول ppm30 ردانین با ۱۱=pH اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) به مدت h1 در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. سپس سل‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی‌مانده اندازه ­گیری شدند. مشخص شد که بیشترین (بهترین) تخریب مربوط به سلی است که حاوی mg15 از نانو تیتانیوم دی­اکسید می‌باشد. این مقدار از نانو تیتانیوم دی­اکسید به عنوان مقدار بهینه فوتوکاتالیزور برای ۱۱=pH در نظر گرفته شد.

۲-۱۲-۱-۴- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر ۱۲

برای این منظور مقادیری معین (به ترتیب ۰، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰ و ۲۵ میلی گرم) از فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) را وزن کرده و در ۶ سل ساخته شده قرار داده و روی هر کدام از آن‌ها، ml 25 محلول ppm30 ردانین با ۱۲=pH اضافه شد. سل‌های موجود را (به همراه مگنت و پمپ هوا) به مدت h1 در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. سپس سل‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی‌مانده اندازه ­گیری شدند. مشخص شد که بیشترین (بهترین) تخریب مربوط به سلی است که حاوی mg20 از نانو تیتانیوم دی­اکسید می‌باشد. این مقدار از نانو تیتانیوم دی­اکسید به عنوان مقدار بهینه فوتوکاتالیزور برای ۱۲=pH در نظر گرفته شد.

۲-۱۲-۱-۵- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر ۱۳

برای این منظور مقادیری معین (به ترتیب ۰، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۲۵ و ۳۰ میلی گرم) از فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) را وزن کرده و در ۷ سل ساخته شده قرار داده و روی هر کدام از آن‌ها، ml25 محلول ppm30 ردانین با ۱۳=pH اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) به مدت h1 در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. سپس سل‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی‌مانده اندازه ­گیری شدند. مشخص شد که بیشترین (بهترین) تخریب مربوط به سلی است که حاوی mg25 از نانو تیتانیوم دی­اکسید می‌باشد. این مقدار از نانو تیتانیوم دی­اکسید به عنوان مقدار بهینه فوتوکاتالیزور برای ۱۳=pH در نظر گرفته شد.

۲-۱۲-۲- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO)

۲-۱۲-۲-۱- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر ۹

برای این منظور مقادیری معین (به ترتیب ۰، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۲۵، ۳۰ و ۳۵ میلی گرم) از فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) را وزن کرده و در ۸ سل ساخته شده قرار داده و روی هر کدام از آن‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با ۹=pH اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) به مدت h1در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. سپس سل‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی‌مانده اندازه گیری شدند. مشخص شد که بیشترین (بهترین) تخریب مربوط به سلی است که حاوی mg30 از نانو روی اکسید می‌باشد. این مقدار از نانو روی اکسید به عنوان مقدار بهینه فوتوکاتالیزور برای ۹=pH در نظر گرفته شد.

۲-۱۲-۲-۲- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر ۱۰

برای این منظور مقادیری معین (به ترتیب ۰، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۲۵، ۳۰ و ۳۵ میلی گرم) از فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) را وزن کرده و در ۸ سل ساخته شده قرار داده و روی هر کدام از آن‌ها ml 25 محلول ppm30 ردانین با ۱۰=pH اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) به مدت h1 در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. سپس سل‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی‌مانده اندازه ­گیری شدند. مشخص شد که بیشترین (­بهترین­) تخریب مربوط به سلی است که حاوی mg25 از نانو روی اکسید می‌باشد. این مقدار از نانو روی اکسید به عنوان مقدار بهینه فوتوکاتالیزور برای۱۰=pH در نظر گرفته شد.

۲-۱۲-۲-۳- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر ۱۲

برای این منظور مقادیری معین (به ترتیب ۰، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۲۵، ۳۰ و ۳۵ میلی گرم) از فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) را وزن کرده و در ۸ سل ساخته شده قرار داده و روی هر کدام از آن‌ها ml 25 محلول ppm30 ردانین با ۱۲=pH اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) به مدت h1 در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. سپس سل‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی‌مانده اندازه ­گیری شدند. مشخص شد که بیشترین (بهترین) تخریب مربوط به سلی است که حاوی mg30 از نانو روی اکسید می‌باشد. این مقدار از نانو روی اکسید به عنوان مقدار بهینه فوتوکاتالیزور برای ۱۲=pH در نظر گرفته شد.

۲-۱۲-۲-۴- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH برابر ۱۳

برای این منظور مقادیری معین (به ترتیب ۰، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۲۵ و ۳۰ میلی گرم) از فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) را وزن کرده و در ۷ سل ساخته شده قرار داده و روی هر کدام از آن‌ها ml 25 محلول ppm30 ردانین با ۱۳=pH اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) به مدت h1 در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. سپس سل‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی‌مانده اندازه ­گیری شدند. مشخص شد که بیشترین (بهترین) تخریب مربوط به سلی است که حاوی mg25 از نانو روی اکسید می‌باشد. این مقدار از نانو روی اکسید به عنوان مقدار بهینه فوتوکاتالیزور برای ۱۳=pH در نظر گرفته شد.

۲-۱۲-۳- بررسی اثر مدت زمان تابش نور

۲-۱۲-۳-۱- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر ۹

برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۹ ریخته و به آن مقدار mg10 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را پس از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۱، ۳، ۴، ۵، ۶، ۷، ۸ و۹ ساعت) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. مدت زمان h9 را که در آن ردانین به طور کامل تخریب و به محلولی کاملاً بی­رنگ تبدیل می‌شود را به عنوان زمان بهینه در نظر می‌گیرند.

۲-۱۲-۳-۲- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر ۱۰

برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۱۰ ریخته و به آن مقدار mg20 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۱، ۲، ۳، ۴، ۵، ۶، ۷، ۸ و ۹ ساعت) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. مدت زمان h9 را که در آن ردانین به طور کامل تخریب و به محلولی کاملاً بی­رنگ تبدیل می‌شود را به عنوان زمان بهینه در نظر می‌گیرند.

۲-۱۲-۳-۳- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر ۱۱

برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۱۱ ریخته و به آن مقدار mg15 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید ( آناتاز) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۱، ۴، ۷، ۹، ۱۱، ۱۲، ۱۳، ۱۴ و ۱۵ ساعت) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. مدت زمان h15 را که در آن ردانین به طور کامل تخریب و به محلولی کاملاً بی­رنگ تبدیل می‌شود را به عنوان زمان بهینه در نظر می‌گیرند.

۲-۱۲-۳-۴- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر ۱۲

برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۱۲ ریخته و به آن مقدار mg20 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۱، ۲، ۳، ۴، ۵، ۶، ۷، ۸، ۹ و ۱۰ساعت) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. مدت زمان h10 را که در آن ردانین به طور کامل تخریب و به محلولی کاملاً بی­رنگ تبدیل می‌شود را به عنوان زمان بهینه در نظر می‌گیرند.

۲-۱۲-۳-۵- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) در محلول بافری با pH برابر ۱۳

برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۱۳ ریخته و به آن مقدار mg25 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۵/۰، ۱، ۵/۱، ۲، ۵/۲، ۳ و ۵/۳ ساعت) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. مدت زمان h5/3 را که در آن ردانین به طور کامل تخریب و به محلولی کاملاً بی­رنگ تبدیل می‌شود را به عنوان زمان بهینه در نظر می‌گیرند.

۲-۱۲-۴-۱- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو روی اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر ۹

برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۹ ریخته و به آن مقدار mg30 فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۳۰، ۶۰، ۹۰، ۱۲۰، ۱۵۰ و۱۸۰ دقیقه) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. مدت زمان min 180 را که در آن ردانین به طور کامل تخریب و به محلولی کاملاً بی­رنگ تبدیل می‌شود را به عنوان زمان بهینه در نظر می‌گیرند.

۲-۱۲-۴-۲- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو روی اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر ۱۰

برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۱۰ ریخته و به آن مقدار mg25 فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۱۵، ۳۰، ۴۵، ۶۰، ۷۵، ۹۰، ۱۰۵ و ۱۲۰ دقیقه) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. مدت زمانmin 120 را که در آن ردانین به طور کامل تخریب و به محلولی کاملاً بی­رنگ تبدیل می‌شود را به عنوان زمان بهینه در نظر می‌گیرند.

۲-۱۲-۴-۳ - بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو روی اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر ۱۲

برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر ۱۲ ریخته و به آن مقدار mg30 فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۳۰، ۶۰، ۷۵ ،۹۰، ۱۰۵، ۱۲۰، ۱۳۵ و۱۵۰ دقیقه) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. مدت زمان min 150 را که در آن ردانین به طور کامل تخریب و به محلولی کاملاً بی­رنگ تبدیل می‌شود را به عنوان زمان بهینه در نظر می‌گیرند.

۲-۱۲-۴-۴ - بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با نانو روی اکسید (ZnO) در محلول بافری با pH برابر ۱۳

برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر ۱۳ ریخته و به آن مقدار mg25 فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۱۵، ۳۰، ۴۵، ۶۰، ۷۵، ۹۰، ۱۰۵ و ۱۲۰ دقیقه) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. مدت زمانmin 120 را که در آن ردانین به طور کامل تخریب و به محلولی کاملاً بی­رنگ تبدیل می‌شود را به عنوان زمان بهینه در نظر می‌گیرند.

۲-۱۲-۵- بررسی اثر pH محیط واکنش

۲-۱۲-۵-۱- بررسی اثر pHبر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی وقتی از نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود

برای هر pH مشخص ml 25 محلول ppm30 ردانین آماده شد و همراه با مقدار فوتوکاتالیزور بهینه مربوط به هر pH محلول‌ها را در درون سل‌های جداگانه قرار گرفتند. پس از افزودن مگنت و پمپ هوا، سل‌ها به مدت h1 در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور را از محتوای سل‌ها جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت با مقایسه جذب محلول باقی­مانده و محلول اولیه، درصد پیشرفت واکنش (درصد تخریب ماده رنگی ردانین) محاسبه شد.

۲-۱۲-۵-۲-بررسی اثر pHبر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی وقتی از نانو روی اکسید (ZnO) به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود

برای هر pH مشخص ml 25 محلول ppm30 ردانین آماده شد و همراه با مقدار فوتوکاتالیزور بهینه مربوط به هر pH، محلول‌ها درون سل‌های جداگانه قرار داده شد. پس از افزودن مگنت و پمپ هوا، سل‌ها به مدت min60 در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور را از محتوای سل‌ها جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت با مقایسه جذب محلول باقی­مانده و محلول اولیه، درصد پیشرفت واکنش (درصد تخریب ماده رنگی ردانین) محاسبه شد.

۲-۱۳- بررسی سینتیک واکنش فوتوشیمیایی ردانین

۲-۱۳-۱- تعیین درجه واکنش فوتوشیمیایی هنگام استفاده از فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز)

۲-۱۳-۱-۱- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین درpH برابر ۹

برای بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوشیمیایی، نمودار Ln(C_ο/C_t) نسبت به زمان تابش نور مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۹ ریخته و به آن مقدار mg10 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۱، ۳، ۴، ۵، ۶، ۷، ۸ و۹ ساعت) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت با محاسبه Ln(C_ο/C_t) و رسم نمودار بر حسب زمان، که نموداری خطی را نتیجه می‌دهد می‌توان به مرتبه یک بودن سنتیک واکنش در ۹=pH پی برد.

۲-۱۳-۱-۲- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۰

برای بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوشیمیایی نمودار Ln(C_ο/C_t) را نسبت به زمان تابش نور مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۱۰ ریخته و به آن مقدار mg20 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۱، ۲، ۳، ۴، ۵، ۶، ۷، ۸ و ۹ ساعت) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت با محاسبه Ln(C_ο/C_t) و رسم نمودار بر حسب زمان، که نموداری خطی را نتیجه می‌دهد می‌توان به مرتبه یک بودن سنتیک واکنش در ۱۰=pH پی برد.

۲-۱۳-۱-۳- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین درpH برابر ۱۱

برای بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوشیمیایی نمودار Ln(C_ο/C_t)را نسبت به زمان تابش نور مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۱۱ ریخته و به آن مقدار mg15 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۱، ۴، ۷، ۹، ۱۱، ۱۲، ۱۳، ۱۴ و ۱۵ ساعت) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت با محاسبه Ln(C_ο/C_t) و رسم نمودار بر حسب زمان، که نموداری خطی را نتیجه می‌دهد می‌توان به مرتبه یک بودن سنتیک واکنش در ۱۱=pH پی برد.

۲-۱۳-۱-۴- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین درpH برابر ۱۲

برای بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوشیمیایی نمودار Ln(C_ο/C_t) را نسبت به زمان تابش نور مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۱۲ ریخته و به آن مقدار mg20 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۱، ۲، ۳، ۴، ۵، ۶، ۷، ۸، ۹ و۱۰ساعت) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت با محاسبه Ln(C_ο/C_t) و رسم نمودار بر حسب زمان، که نموداری خطی را نتیجه می‌دهد می‌توان به مرتبه یک بودن سنتیک واکنش در ۱۲=pH پی برد.

۲-۱۳-۱-۵- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین درpH برابر ۱۳

برای بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوشیمیایی نمودار Ln(C_ο/C_t) را نسبت به زمان تابش نور مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۱۳ ریخته و به آن مقدار mg25 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۵/۰، ۱، ۵/۱، ۲، ۵/۲، ۳ و ۵/۳ ساعت) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت با محاسبه Ln(C_ο/C_t) و رسم نمودار بر حسب زمان، که نموداری خطی را نتیجه می‌دهد می‌توان به مرتبه یک بودن سنتیک واکنش در ۱۳=pH پی برد.

۲-۱۳-۲- تعیین درجه واکنش فوتوشیمیایی هنگام استفاده از فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO)

۲-۱۳-۲-۱- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۹

برای بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوشیمیایی نمودار Ln(C_ο/C_t) را نسبت به زمان تابش نور مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۹ ریخته و به آن مقدار mg30 فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۳۰، ۶۰، ۹۰، ۱۲۰، ۱۵۰ و ۱۸۰ دقیقه) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت با محاسبه Ln(C_ο/C_t) و رسم نمودار بر حسب زمان، که نموداری خطی را نتیجه می‌دهد می‌توان به مرتبه یک بودن سنتیک واکنش در ۹=pH پی برد.

۲-۱۳-۲-۲- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر۱۰

برای بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوشیمیایی نمودار Ln(C_ο/C_t) را نسبت به زمان تابش نور مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۱۰ ریخته و به آن مقدار mg25 فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۱۵، ۳۰، ۴۵، ۶۰، ۷۵، ۹۰، ۱۰۵ و ۱۲۰ دقیقه) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت با محاسبه Ln(C_ο/C_t) و رسم نمودار بر حسب زمان، که نموداری خطی را نتیجه می‌دهد می‌توان به مرتبه یک بودن سنتیک واکنش در ۱۰=pH پی برد.

۲-۱۳-۲-۳- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۲

برای بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوشیمیایی نمودار Ln(C_ο/C_t) را نسبت به زمان تابش نور مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر ۱۲ ریخته و به آن مقدار mg30 فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۳۰، ۶۰، ۷۵، ۹۰، ۱۰۵، ۱۲۰، ۱۳۵ و۱۵۰ دقیقه) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت با محاسبه Ln(C_ο/C_t) و رسم نمودار بر حسب زمان، که نموداری خطی را نتیجه می‌دهد می‌توان به مرتبه یک بودن سنتیک واکنش در ۱۲=pH پی برد.

۲-۱۳-۲-۴- درجه واکنش فوتوشیمیایی ردانین در pH برابر ۱۳

برای بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوشیمیایی نمودار Ln(C_ο/C_t) را نسبت به زمان تابش نور مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور درون هر یک از سل‌ها ml25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر ۱۳ ریخته و به آن مقدار mg25 فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) اضافه شد. سل‌های موجود (به همراه مگنت و پمپ هوا) در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. هر یک از سل‌ها را بعد از گذشت مدت زمانی مشخص (به ترتیب ۰، ۱۵، ۳۰، ۴۵، ۶۰، ۷۵، ۹۰، ۱۰۵ و ۱۲۰ دقیقه) بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت با محاسبه Ln(C_ο/C_t) و رسم نمودار بر حسب زمان، که نموداری خطی را نتیجه می‌دهد می‌توان به مرتبه یک بودن سنتیک واکنش در ۱۳=pH پی برد.

۲-۱۴-۱- بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود وقتی از نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود.

۲-۱۴-۱-۱- ردانین در pH برابر ۹

ml 25 محلول ردانین با pH برابر ۹ را در چهار غلظت مختلف (به ترتیب ۵/۷، ۱۵، ۵/۲۲ و ۳۰ میلی گرم بر لیتر) تهیه کرده و به همراه mg10 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) در چهار سل جداگانه ریخته شد. پس از افزودن مگنت و پمپ هوا، سل‌ها در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. پس از گذشت h1 آن‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور را از محتوای سل‌ها جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت اختلاف غلظت محلول باقی­مانده و محلول اولیه محاسبه و با توجه به مدت زمان واکنش (۱h)، سرعت واکنش در هر کدام از غلظت‌ها به دست آمد. از رسم نمودار معکوس سرعت (۱/R) نسبت به معکوس غلظت اولیه (۱/C_ο)، ثابت‌های سرعت برای ۹=pH به دست آمدند.

۲-۱۴-۱-۲- ردانین در pH برابر ۱۰

ml 25 محلول ردانین با pH برابر ۱۰ را در چهار غلظت مختلف (به ترتیب ۵/۷، ۱۵، ۵/۲۲ و ۳۰ میلی گرم بر لیتر) تهیه کرده و به همراه mg20 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) در چهار سل جداگانه ریخته شد. پس از افزودن مگنت و پمپ هوا، سل‌ها در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. پس از گذشت ۱h آن‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور را از محتوای سل‌ها جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت اختلاف غلظت محلول باقی­مانده و محلول اولیه محاسبه و با توجه به مدت زمان واکنش (۱h)، سرعت واکنش در هر کدام از غلظت‌ها به دست آمد. از رسم نمودار معکوس سرعت (۱/R) نسبت به معکوس غلظت اولیه (۱/C_ο)، ثابت‌های سرعت برای ۱۰=pH به دست آمدند.

۲-۱۴-۱-۳- ردانین در pH برابر ۱۱

ml 25 محلول ردانین با pH برابر ۱۱ را در چهار غلظت مختلف (به ترتیب ۵/۷، ۱۵، ۵/۲۲ و ۳۰ میلی گرم بر لیتر) تهیه کرده و به همراه mg15 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) در چهار سل جداگانه ریخته شد. پس از افزودن مگنت و پمپ هوا، سل‌ها در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. پس از گذشت ۱h آن‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور را از محتوای سل‌ها جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی مانده اندازه گیری شدند. در نهایت اختلاف غلظت محلول باقی مانده و محلول اولیه محاسبه و با توجه به مدت زمان واکنش (۱h)، سرعت واکنش در هر کدام از غلظت‌ها به دست آمد. از رسم نمودار معکوس سرعت (۱/R) نسبت به معکوس غلظت اولیه (۱/C_ο)، ثابت‌های سرعت برای ۱۱=pH بدست آمدند.

۲-۱۴-۱-۴-ردانین در pH برابر ۱۲

ml 25 محلول ردانین با pH برابر ۱۲ را در چهار غلظت مختلف (به ترتیب ۵/۷، ۱۵، ۵/۲۲ و ۳۰ میلی گرم بر لیتر) تهیه کرده و به همراه mg20 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) در چهار سل جداگانه ریخته شد. پس از افزودن مگنت و پمپ هوا، سل‌ها در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. پس از گذشت ۱h آن‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور را از محتوای سل‌ها جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت اختلاف غلظت محلول باقی مانده و محلول اولیه محاسبه و با توجه به مدت زمان واکنش (۱h)، سرعت واکنش در هر کدام از غلظت‌ها به دست آمد. از رسم نمودار معکوس سرعت (۱/R) نسبت به معکوس غلظت اولیه (۱/C_ο)، ثابت‌های سرعت برای ۱۲=pH به دست آمدند.

۲-۱۴-۱-۵-ردانین در pH برابر ۱۳

ml 25 محلول ردانین با pH برابر ۱۳ را در چهار غلظت مختلف (به ترتیب ۵/۷، ۱۵، ۵/۲۲ و ۳۰ میلی گرم بر لیتر) تهیه کرده و به همراه mg25 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی­اکسید (آناتاز) در چهار سل جداگانه ریخته شد. پس از افزودن مگنت و پمپ هوا، سل‌ها در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. پس از گذشت ۱h آن‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور را از محتوای سل‌ها جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت اختلاف غلظت محلول باقی­مانده و محلول اولیه محاسبه و با توجه به مدت زمان واکنش (۱h)، سرعت واکنش در هر کدام از غلظت‌ها به دست آمد. از رسم نمودار معکوس سرعت (۱/R) نسبت به معکوس غلظت اولیه (۱/C_ο)، ثابت‌های سرعت برای ۱۳=pH به دست آمدند.

۲-۱۴-۲ -بررسی مدل سینتیکی لانگمویر- هینشل وود وقتی از نانو روی اکسید (ZnO) به عنوان فوتوکاتالیزور استفاده می‌شود.

۲-۱۴-۲-۱- ردانین در pH برابر ۹

ml 25 محلول ردانین با pH برابر ۹ را در چهار غلظت مختلف (به ترتیب ۵/۷، ۱۵، ۵/۲۲ و ۳۰ میلی گرم بر لیتر) تهیه کرده و به همراه mg30 فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در چهار سل جداگانه ریخته شد. پس از افزودن مگنت و پمپ هوا، سل‌ها در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. پس از گذشت min60 آن‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور را از محتوای سل‌ها جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت اختلاف غلظت محلول باقی­مانده و محلول اولیه محاسبه و با توجه به مدت زمان واکنش (min60)، سرعت واکنش در هر کدام از غلظت‌ها به دست آمد. از رسم نمودار معکوس سرعت (۱/R) نسبت به معکوس غلظت اولیه (۱/C_ο)، ثابت‌های سرعت برای ۹=pH به دست آمدند.

۲-۱۴-۲-۲- ردانین در pH برابر ۱۰

ml 25 محلول ردانین با pH برابر ۱۰ را در چهار غلظت مختلف (به ترتیب ۵/۷، ۱۵، ۵/۲۲ و ۳۰ میلی گرم بر لیتر) تهیه کرده و به همراه mg25 فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در چهار سل جداگانه ریخته شد. پس از افزودن مگنت و پمپ هوا، سل‌ها در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. پس از گذشت min60 سل‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور را از محتوای سل‌ها جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت اختلاف غلظت محلول باقی­مانده و محلول اولیه محاسبه و با توجه به مدت زمان واکنش (min60)، سرعت واکنش در هر کدام از غلظت‌ها به دست آمد. از رسم نمودار معکوس سرعت (۱/R) نسبت به معکوس غلظت اولیه (۱/C_ο)، ثابت‌های سرعت برای۱۰=pH به دست آمدند.

۲-۱۴-۳-۲-ردانین در pH برابر ۱۲

ml 25 محلول ردانین با pH برابر ۱۲ را در چهار غلظت مختلف (به ترتیب ۵/۷، ۱۵، ۵/۲۲ و ۳۰ میلی گرم بر لیتر) تهیه کرده و به همراه mg30 فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در چهار سل جداگانه ریخته شد. پس از افزودن مگنت و پمپ هوا، سل‌ها در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. پس از گذشت min60 سل‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور را از محتوای سل‌ها جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی مانده اندازه گیری شدند. در نهایت اختلاف غلظت محلول باقی مانده و محلول اولیه محاسبه و با توجه به مدت زمان واکنش (min60)، سرعت واکنش در هر کدام از غلظت‌ها به دست آمد. از رسم نمودار معکوس سرعت (۱/R) نسبت به معکوس غلظت اولیه (۱/C_ο)، ثابت‌های سرعت برای ۱۲=pH به دست آمدند.

۲-۱۴-۴-۲- ردانین در pH برابر ۱۳

ml 25 محلول ردانین با pH برابر ۱۳ را در چهار غلظت مختلف (به ترتیب ۵/۷، ۱۵، ۵/۲۲ و ۳۰ میلی گرم بر لیتر) تهیه کرده و به همراه mg25 فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در چهار سل جداگانه ریخته شد. پس از افزودن مگنت و پمپ هوا، سل‌ها در مجاورت لامپ UV قرار گرفتند. پس از گذشت min60 سل‌ها را بیرون آورده و با بهره گرفتن از سانتریفیوژ فوتوکاتالیزور را از محتوای سل‌ها جدا و جذب محلول‌ها برای به دست آوردن غلظت ردانین باقی­مانده اندازه ­گیری شدند. در نهایت اختلاف غلظت محلول باقی­مانده و محلول اولیه محاسبه و با توجه به مدت زمان واکنش (min60)، سرعت واکنش در هر کدام از غلظت‌ها به دست آمد. از رسم نمودار معکوس سرعت (۱/R) نسبت به معکوس غلظت اولیه (۱/C_ο)، ثابت‌های سرعت برای ۱۳=pH به دست آمدند.

فصل سوم

بحث و نتیجه ­گیری

۳-۱- رسم منحنی استاندارد معرف آلی مورد نظر جهت اندازه گیری‌های کمی

۳-۱-۱- رسم منحنی‌های استاندارد ردانین در pH­های مختلف

در واکنش‌های مربوط به تخریب فوتوشیمیایی، جذب محلول‌های اولیه و باقی مانده با بهره گرفتن از دستگاه طیف سنج ماوراء بنفش- مرئی (uv-vis) به دست می‌آید. برای تبدیل این جذب‌ها به غلظت، باید ضریب جذب مولی () محلول‌ها در طول موج مربوطه مشخص باشد. رسم منحنی‌های استاندارد به منظور پیدا کردن ضریب جذب مولی مربوط به محلول حاوی معرف آلی مورد نظر، در هر یک از pH­ها انجام می‌گیرد. به همین خاطر برای هر یک از pH­ها به طور جداگانه محلول‌هایی با غلظت‌های مشخص ساخته شدند. برای اینکه از قانون بیر­ _­لامبر تخطی نشود تا جایی که ممکن است محلول‌ها در غلظت‌های پایین تهیه شدند. از رسم نمودار مربوط به جذب این محلول‌ها نسبت به غلظت (ppm)، خطی راست با شیب برابر با ضریب جذب مولی () محلول در pH مربوطه به دست می‌آید.

جدول۳ -۱- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pHبرابر ۹ در طول موج ۴۵۵ نانومتر

۶	۶	۴	۳	۲	۱	ردیف
۲۵	۲۰	۱۵	۱۰	۵	۰	غلطت (ppm)
۳۷۱/۲	۹۸۴/۱	۴۸۶/۱	۹۳۱/۰	۴۴۶/۰	۰	جذب

جدول ۳-۲- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر ۱۰ در طول موج ۴۵۵ نانومتر

۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۳۰	۲۵	۲۰	۱۵	۱۰	۵	۰	غلطت (ppm)
۳۸۷/۳	۷۹۴/۲	۳۳۸/۲	۷۱۹/۱	۰۹۸/۱	۵۰۴/۰	۰	جذب

جدول ۳-۳- جذب محلول‌های استاندارد ردانین باpH برابر ۱۱ در طول موج ۴۵۵ نانومتر

۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۳۰	۲۵	۲۰	۱۵	۱۰	۵	۰	غلطت (ppm)
۸۹۸/۳	۱۶۳/۳	۶۱۸/۲	۱۲۹/۲	۴۲۵/۱	۷۹۶/۰	۰	جذب

جدول ۳-۴- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر ۱۲ در طول موج ۴۵۵ نانومتر

۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۳۰	۲۵	۲۰	۱۵	۱۰	۵	۰	غلطت (ppm)
۴۷۴/۳	۷۹۱/۲	۳۳/۲	۸۹۷/۱	۲۲۷/۱	۶۲۴/۰	۰	جذب

جدول ۳-۵- جذب محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر ۱۳ در طول موج ۴۵۵ نانومتر

۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۳۰	۲۵	۲۰	۱۵	۱۰	۵	۰	غلطت (ppm)
۴۳/۱	۳۵/۱	۹۲۸/۰	۶۸۱/۰	۴۴۲/۰	۲/۰	۰	جذب

نمودار۳-۱- منحنی محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر ۹ در طول موج ۴۵۵ نانومتر (۹۹۸/۰( r=

نمودار۳-۲- منحنی محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر ۱۰ در طول موج ۴۵۵ نانومتر

(۹۹۸/۰ = r)

نمودار۳-۳- منحنی محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر ۱۱ در طول موج ۴۵۵ نانومتر

(۹۹۶/۰ = r)

نمودار۳-۴- منحنی محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر ۱۲ در طول موج ۴۵۵ نانومتر (۹۹۶/۰r=)

نمودار۳-۵-منحنی محلول‌های استاندارد ردانین با pH برابر ۱۳ در طول موج ۴۵۵ نانومتر

(۹۸۶/۰ r=)

۳-۲- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور

۳-۲-۱- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با pH های مختلف

هدف از انجام آزمایشات مربوط به تخریب فوتوشیمیایی به دست آوردن بهترین شرایط برای داشتن یک تخریب فوتوشیمیایی مناسب است. یکی از این شرایط مقدار فوتوکاتالیزور بهینه است. یعنی مقداری از فوتوکاتالیزور که به ازای آن واکنش پیشرفت بیشتری دارد. به همین منظور واکنش‌هایی طراحی گردید تا تأثیر مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین بررسی شود. نکته‌ای که در اینجا باید مد نظر داشت این است که، افزایش مقدار فوتوکاتالیزور لزوماً باعث افزایش سرعت تخریب و پیشرفت هر چه بیشتر واکنش نمی‌شود.

۳-۲-۱-۱- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۹

در واکنش‌های مربوط به pH برابر ۹ که با مقادیر ۰،۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰ و ۲۵ میلی گرم از فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) انجام شد پس از جداسازی فوتوکاتالیزور و اندازه گیری جذب محلول‌ها، میزان ردانین باقی مانده با بهره گرفتن از منحنی استاندارد مربوطه به دست آمد. با بهره گرفتن از این نتایج منحنی غلظت ردانین باقی مانده نسبت به مقدار فوتوکاتالیزور رسم شد و مشخص شد مقدار بهینه فوتوکاتالیزور در اینpH برابر mg 10 است.

جدول ۳-۶- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) در pH برابر ۹

۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۲۵	۲۰	۱۵	۱۰	۵	۰	مقدار فوتوکاتالیزور (mg)
۰۱۲/۲	۹۹۸/۱	۸۳۴/۱	۶۵/۱	۱۹۶/۲	۳۴۴/۲	جذب محلول باقی مانده
۵۷/۲۰	۴۳/۲۰	۷۵/۱۸	۸۷/۱۶	۴۵/۲۲	۹۷/۲۳	غلظت محلول باقی مانده (ppm)

نمودار ۳-۶- منحنی تغییرات ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دیاکسید (آناتاز) در pH برابر ۹

۳-۲-۱-۲- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو تیتانیم دی اکسید (آناتاز) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۰

در واکنش‌های مربوط به pH برابر ۱۰ که با مقادیر ۰،۵ ، ۱۰، ۱۵، ۲۰ و ۲۵ میلی گرم از فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) انجام شد پس از جداسازی فوتوکاتالیزور و اندازه گیری جذب محلول‌ها، میزان ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از منحنی استاندارد مربوطه به دست آمد. با بهره گرفتن از این نتایج منحنی غلظت ردانین باقی­مانده نسبت به مقدار فوتوکاتالیزور رسم شد و مشخص شد مقدار بهینه فوتوکاتالیزور در اینpH برابر mg 20 است.

جدول ۳-۷- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) درpH برابر ۱۰

۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۲۵	۲۰	۱۵	۱۰	۵	۰	مقدار فوتوکاتالیزور (mg)
۹۱۲/۱	۸۹۳/۱	۱/۲	۲۱۳/۲	۶۴۳/۲	۱۸۶/۳	جذب محلول باقی‌مانده
۷۴/۱۶	۵۸/۱۶	۳۹/۱۸	۳۸/۱۹	۱۴/۲۳	۹/۲۷	غلظت محلول باقی­مانده (ppm)

نمودار۳- ۷- منحنی تغییرات مقدار ردانین باقی مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) در pH برابر ۱۰

۳-۲-۱-۳- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید(آناتاز) در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۱

در واکنش‌های مربوط به pH برابر ۱۱ که با مقادیر ۰،۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰ و ۲۵ میلی گرم از فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) انجام شد پس از جداسازی فوتوکاتالیزور و اندازه گیری جذب محلول‌ها، میزان ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از منحنی استاندارد مربوطه به دست آمد. با بهره گرفتن از این نتایج منحنی غلظت ردانین باقی‌مانده نسبت به مقدار فوتوکاتالیزور رسم شد و مشخص شد مقدار بهینه فوتوکاتالیزور در اینpH برابرmg15 است.

جدول ۳-۸- مقدار ردانین باقی مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) درpH برابر۱۱

۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۲۵	۲۰	۱۵	۱۰	۵	۰	مقدار فوتوکاتالیزور (mg)
۲۲/۳	۲/۳	۷/۲	۰۸/۳	۲۶/۳	۳۲/۳	جذب محلول باقی­مانده
۵۸/۲۵	۴/۲۵	۴/۲۱	۴/۲۴	۹/۲۵	۴/۲۶	غلظت محلول باقی­مانده (ppm)

نمودار ۳- ۸- منحنی تغییرات مقدار ردانین باقی مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) درpH برابر ۱۱

۳-۲-۱-۴- اثر مقدار فوتوکاتالیزور در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۲

در واکنش‌های مربوط به pH برابر ۱۲ که با مقادیر ۰،۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰ و ۲۵ میلی گرم از فوتوکاتالیزور نانو تیتانیم دی اکسید (آناتاز) انجام شد پس از جداسازی فوتوکاتالیزور و اندازه ­گیری جذب محلول‌ها، میزان ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از منحنی استاندارد مربوطه به دست آمد. با بهره گرفتن از این نتایج منحنی غلظت ردانین باقی­مانده نسبت به مقدار فوتوکاتالیزور رسم شد و مشخص شد مقدار بهینه فوتوکاتالیزور در اینpH برابر mg20 است.

جدول ۳-۹- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) درpH برابر ۱۲

۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۲۵	۲۰	۱۵	۱۰	۵	۰	مقدار فوتوکاتالیزور (mg)
۵۰۲/۱	۴۸۷/۱	۷۵۳/۱	۰۴۲/۲	۵۵۶/۲	۰۹۱/۳	جذب محلول باقی­مانده
۲۶/۱۳	۱۲/۱۳	۴۷/۱۵	۰۲/۱۸	۵۶/۲۲	۲۸/۲۷	غلظت محلول باقی­مانده (ppm)

نمودار ۳-۹- منحنی تغییرات ردانین باقی­مانده پس از واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانو تیتانیم دی اکسید (آناتاز) در pH برابر ۱۲

۳-۲-۱-۵- اثر مقدار فوتوکاتالیزور در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۳

در واکنش‌های مربوط به pH برابر ۱۳ که با مقادیر ۰، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۲۵ و ۳۰ میلی گرم از فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) انجام شد پس از جداسازی فوتوکاتالیزور و اندازه ­گیری جذب محلول‌ها، میزان ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از منحنی استاندارد مربوطه به دست آمد. با بهره گرفتن از این نتایج منحنی غلظت ردانین باقی­مانده نسبت به مقدار فوتوکاتالیزور رسم شد و مشخص شد مقدار بهینه فوتوکاتالیزور در اینpH برابر mg25 است.

جدول ۳-۱۰- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانوتیتانیم دی اکسید (آناتاز) درpH برابر ۱۳

۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۳۰	۲۵	۲۰	۱۵	۱۰	۵	۰	مقدار فوتوکاتالیزور (mg)
۳۷۲/۰	۳۶۵/۰	۴۵۴/۰	۶۳۹/۰	۷۹۸/۰	۹۲۸/۰	۳۳۹/۱	جذب محلول باقی­مانده
۳۶۶/۷	۲۲۸/۷	۹۹/۸	۶۵/۱۲	۸/۱۵	۳۸/۱۸	۵۲/۲۶	غلظت محلول باقی­مانده (ppm)

نمودار ۳-۱۰- منحنی تغییرات ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانو تیتانیم دی اکسید (آناتاز) در pH برابر ۱۳

۳-۲-۲- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO­) بر روی واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در محلول بافری با­pH های مختلف

۳-۲-۲-۱- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO­) در تخریب ردانین در محلول باpH برابر ۹

در واکنش‌های مربوط به pH برابر ۹ که با مقادیر ۰، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۲۵، ۳۰ و ۳۵ میلی گرم از فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO­) انجام شد پس از جداسازی فوتوکاتالیزور و اندازه ­گیری جذب محلول‌ها، میزان ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از منحنی استاندارد مربوطه به دست آمد. با بهره گرفتن از این نتایج منحنی غلظت ردانین باقی­مانده نسبت به مقدار فوتوکاتالیزور رسم شد و مشخص شد مقدار بهینه فوتوکاتالیزور در اینpH برابر mg30 است.

جدول ۳-۱۱– مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO­) در pH برابر ۹

۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۳۵	۳۰	۲۵	۲۰	۱۵	۱۰	۵	۰	مقدار فوتوکاتالیزو (mg)
۸۴/۰	۸۳/۰	۸۷/۰	۹۳/۰	۱۹/۱	۴۳/۱	۱۳/۲	۷۳/۲	جذب محلول باقی­مانده
۶۲/۸	۵/۸	۸۸/۸	۵۳/۹	۱/۱۲	۶/۱۴	۸/۲۱	۹/۲۷	غلظت محلول باقی­مانده (ppm)

نمودار ۳-۱۱- منحنی تغییرات مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO)درpH برابر ۹

۳-۲-۲-۲- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO­) در تخریب ردانین در محلول باpH برابر ۱۰

در واکنش‌های مربوط به pH برابر ۱۰ که با مقادیر ۰، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۲۵، ۳۰ و ۳۵ میلی گرم از فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO­) انجام شد پس از جداسازی فوتوکاتالیزور و اندازه ­گیری جذب محلول‌ها، میزان ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از منحنی استاندارد مربوطه به دست آمد. با بهره گرفتن از این

نتایج منحنی غلظت ردانین باقی­مانده نسبت به مقدار فوتوکاتالیزور رسم شد و مشخص شد مقدار بهینه فوتوکاتالیزور در اینpH برابر mg25 است.

جدول ۳-۱۲- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO ) در pH برابر ۱۰

۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۳۵	۳۰	۲۵	۲۰	۱۵	۱۰	۵	۰	مقدار فوتوکاتالیزور (mg)
۵/۰	۴۶/۰	۳۸/۰	۵۴/۰	۶۸/۰	۹/۰	۴۱/۱	۷۲/۲	جذب محلول باقی­مانده
۳۶/۴	۰۱/۴	۳۵/۳	۷۴/۴	۹۴/۵	۸۷/۷	۴/۱۲	۸/۲۳	غلظت محلول باقی­مانده (ppm)

نمودار ۳-۱۲- منحنی تغییرات مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO ) درpH برابر ۱۰

۳-۲-۲-۳- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول باpH برابر ۱۲

در واکنش‌های مربوط به pH برابر ۱۰ که با مقادیر ۰، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۲۵، ۳۰ و ۳۵ میلی گرم از فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO­) انجام شد پس از جداسازی فوتوکاتالیزور و اندازه ­گیری جذب محلول‌ها، میزان ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از منحنی استاندارد مربوطه به دست آمد. با بهره گرفتن از این نتایج منحنی غلظت ردانین باقی­مانده نسبت به مقدار فوتوکاتالیزور رسم شد و مشخص شد مقدار بهینه فوتوکاتالیزور در اینpH برابر mg30 است.

جدول ۳-۱۳- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در pH برابر ۱۲

۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۳۵	۳۰	۲۵	۲۰	۱۵	۱۰	۵	۰	مقدار فوتوکاتالیزور(mg)
۷۷/۰	۷۶/۰	۹۶/۰	۰۲/۱	۲۵/۱	۶۱/۱	۹۷/۱	۱۲/۳	جذب محلول باقی­مانده
۷۷/۶	۶۹/۶	۵۱/۸	۹۶/۸	۰/۱۱	۲/۱۴	۴/۱۷	۵/۲۷	غلظت محلول باقی­مانده (ppm)

نمودار ۳-۱۳- منحنی تغییرات مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO) درpH برابر ۱۲

۳-۲-۲-۴- اثر مقدار فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO) در تخریب ردانین در محلول باpH برابر ۱۳

در واکنش‌های مربوط به pH برابر ۱۰ که با مقادیر ۰، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۲۵ و ۳۰ میلی گرم از فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO­) انجام شد پس از جداسازی فوتوکاتالیزور و اندازه ­گیری جذب محلول‌ها، میزان ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از منحنی استاندارد مربوطه به دست آمد. با بهره گرفتن از این نتایج منحنی غلظت ردانین باقی­مانده نسبت به مقدار فوتوکاتالیزور رسم شد و مشخص شد مقدار بهینه فوتوکاتالیزور در اینpH برابر mg 25­ است.

جدول ۳-۱۴- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO­) در pH برابر ۱۳

۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۳۰	۲۵	۲۰	۱۵	۱۰	۵	۰	مقدار فوتوکاتالیزور (mg)
۳۷۳/۰	۳۶۳/۰	۴۰۲/۰	۴۱۸/۰	۴۵۲/۰	۵۴۶/۰	۶۷۶/۰	جذب محلول باقی­مانده
۵۸۴/۷	۳۸۶/۷	۹۶/۷	۲۷۷/۸	۹۵/۸	۸۱/۱۰	۳۹/۱۳	غلظت محلول باقی­مانده (ppm)

نمودار ۳-۱۴- منحنی تغییرات مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در حضور مقادیر مختلف فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO­) درpH برابر ۱۳

۳-۳- بررسی اثر مدت زمان تابش نور

۳-۳-۱- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در محلول بافری با pH­های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (­TiO₂­)

۳-۳-۱-۱- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۹ با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید

جهت بررسی اثر مدت زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی بر روی محلول ردانین با pH برابر ۹، سل‌های حاوی این محلول به مدت زمان‌های ۰، ۱، ۳، ۴، ۵، ۶، ۷، ۸ و ۹ ساعت تحت تابش نور فرابنفش- مرئی قرار گرفتند. سپس غلظت ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از جذب محلول باقی­مانده و منحنی استاندارد اندازه گیری شد. با توجه به نتایج حاصله، بهترین زمان برای انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در این pH، برابر ۹ ساعت تعیین شد.

جدول ۳-۱۵- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف در pH برابر ۹

۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۱	۰	زمان (h)
۰۹/۰	۱۲/۰	۲۵/۰	۳۸/۰	۶/۰	۷۳/۰	۰۳/۱	۷۸/۱	۹۳/۲	جذب محلول باقی‌مانده
۹۰/۰	۲۸/۱	۶/۲	۸۴/۳	۱/۶	۴۹/۷	۵/۱۰	۱۶/۱۸	۳۰	غلظت محلول باقی‌مانده (ppm)

نمودار ۳-۱۵- منحنی تغییرات مقدار ردانین باقی­مانده پس از واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف درpH برابر ۹

۳-۳-۱-۲- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۰ با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید

جهت بررسی اثر مدت زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی بر روی محلول ردانین با pH برابر ۱۰، سل‌های حاوی این محلول به مدت زمان‌های ۰، ۱، ۲، ۳، ۴، ۵، ۶، ۷، ۸ و ۹ ساعت تحت تابش نور فرابنفش- مرئی قرار گرفتند. سپس غلظت ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از جذب محلول باقی­مانده و منحنی استاندارد اندازه ­گیری شد. با توجه به نتایج حاصله، بهترین زمان برای انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در این pH، برابر ۹ ساعت تعیین شد.

جدول ۳-۱۶- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف در pH برابر ۱۰

۱۰	۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	۰	زمان (h)
۰۴/۰	۰۶/۰	۱۴/۰	۲۲/۰	۴۵/۰	۷۰/۰	۰۱/۱	۲۹/۱	۸۸/۱	۴۳/۳	جذب محلول باقی‌مانده
۴/۰	۵۴/۰	۱۹/۱	۹۳/۱	۹۶/۳	۱۷/۶	۸۶/۸	۳/۱۱	۵/۱۶	۳۰	غلظت محلول باقی‌مانده ( ppm)

نمودار ۳-۱۶- منحنی تغییرات ردانین باقی­مانده پس از واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف درpH برابر ۱۰

۳-۳-۱-۳- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۱ با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید

جهت بررسی اثر مدت زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی بر روی محلول ردانین با pH برابر ۱۱، سل‌های حاوی این محلول به مدت زمان‌های ۰، ۱، ۴، ۷، ۹، ۱۱، ۱۳، ۱۴ و ۱۵ ساعت تحت تابش قرار

گرفتند. سپس غلظت ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از جذب محلول باقی­مانده و منحنی استاندارد اندازه ­گیری شد. با توجه به نتایج حاصله، بهترین زمان برای انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در این pH، برابر ۱۵ ساعت تعیین شد.

جدول ۳-۱۷- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف در pH برابر ۱۱

۱۰	۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۱۵	۱۴	۱۳	۱۲	۱۱	۹	۷	۴	۱	۰	زمان (h)
۱۱/۰	۱۶/۰	۲۲/۰	۳۲/۰	۴۲/۰	۵۴/۰	۷۷/۰	۲۵/۱	۷۳/۲	۷۸/۳	جذب محلول باقی‌مانده
۸۸/۰	۲۴/۱	۷۸/۱	۵۰/۲	۳۳/۳	۲۸/۴	۰۸/۶	۹۱/۹	۷/۲۱	۳۰	غلظت محلول باقی‌مانده (ppm)

نمودار ۳-۱۷- منحنی تغییرات ردانین باقی­مانده پس از واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف درpH برابر ۱۱

۳-۳-۱-۴- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۲ با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید

جهت بررسی اثر مدت زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی بر روی محلول ردانین با pH برابر ۱۲، سل‌های حاوی این محلول به مدت زمان‌های ۰، ۱، ۲، ۳، ۴، ۵، ۶، ۷، ۸ ،۹ و ۱۰ ساعت تحت تابش قرار گرفتند. سپس غلظت ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از جذب محلول باقی­مانده و منحنی استاندارد اندازه ­گیری شد. با توجه به نتایج حاصله، بهترین زمان برای انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در این pH، برابر ۱۰ ساعت تعیین شد.

جدول ۳-۱۸- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف در pH برابر۱۲

۱۱	۱۰	۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۱۰	۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	۰	زمان (h)
۱۲/۰	۲/۰	۲۵/۰	۴/۰	۴۵/۰	۶۰/۰	۷۱/۰	۹۹/۰	۴۸/۱	۰۶/۲	۴۹/۳	جذب محلول باقی‌مانده
۰۹/۱	۷۳/۱	۲/۲	۴۹/۳	۹۵/۳	۳۰/۵	۲۸/۶	۷۵/۸	۰/۱۳	۲/۱۸	۳۰	غلظت محلول باقی‌مانده (ppm)

نمودار ۳-۱۸- منحنی تغییرات ردانین باقی­مانده پس از واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف درpH برابر ۱۲

۳-۳-۱-۵- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۳ با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید

جهت بررسی اثر مدت زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی بر روی محلول ردانین با pH برابر ۱۳، سل‌های حاوی این محلول به مدت زمان‌های ۰، ۰٫۵، ۱، ۵/۱، ۲، ۵/۲، ۳ و ۵/۳ ساعت تحت تابش قرار گرفتند. سپس غلظت ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از جذب محلول باقی­مانده و منحنی استاندارد اندازه ­گیری شد. با توجه به نتایج حاصله، بهترین زمان برای انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در این pH، برابر ۳٫۵ ساعت تعیین شد.

جدول ۳-۱۹- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف در pH برابر ۱۳

۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۳/۵	۳	۵/۲	۲	۵/۱	۱	۵/۰	۰	زمان (h)
۰/۲۰	۰۳/۰	۰۶/۰	۰۸/۰	۱۴/۰	۳۱/۰	۶۳/۰	۵۲/۱	جذب محلول باقی‌مانده
۳۸/۰	۶۵/۰	۲۳/۱	۵۶/۱	۶۹/۲	۱۸/۶	۴/۱۲	۳۰	غلظت محلول باقی‌مانده (ppm)

نمودار ۳-۱۹- منحنی تغییرات ردانین باقی­مانده پس از واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف درpH برابر ۱۳

۳-۳-۲- بررسی اثر مدت زمان تابش نور بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در محلول بافری با pH­های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO­)

۳-۳-۲-۱-اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۹ با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO­)

جهت بررسی اثر مدت زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی بر روی محلول ردانین با pH برابر ۹، سل‌های حاوی این محلول به مدت زمان‌های ۰، ۳۰، ۶۰ ، ۹۰، ۱۲۰، ۱۵۰ و ۱۸۰ دقیقه تحت تابش قرار گرفتند. سپس غلظت ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از جذب محلول باقی­مانده و منحنی استاندارد اندازه ­گیری شد. با توجه به نتایج حاصله، بهترین زمان برای انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در این pH، برابر ۱۸۰ دقیقه تعیین شد.

جدول ۳-۲۰- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف در pH برابر ۹

۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۱۸۰	۱۵۰	۱۲۰	۹۰	۶۰	۳۰	۰	زمان (min)
۰۸۱/۰	۱۴۵/۰	۳۲۸/۰	۵۲/۰	۹۰۳/۰	۳۹۱/۱	۹۳۴/۲	جذب محلول باقی‌مانده
۸۲۸/۰	۴۸۳/۱	۳۵۴/۳	۳۱۷/۵	۲۳۳/۹	۲۲/۱۴	۳۰	غلظت محلول باقی‌مانده (ppm)

نمودار ۳-۲۰- منحنی تغییرات مقدار ردانین باقی­مانده پس از واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف درpH برابر ۹

۳-۳-۲-۲- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۰ با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO)

جهت بررسی اثر مدت زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی بر روی محلول ردانین با pH برابر ۱۰، سل‌های حاوی این محلول به مدت زمان‌های ۰، ۱۵، ۳۰، ۴۵، ۶۰، ۷۵، ۹۰، ۱۰۵ و ۱۲۰ دقیقه تحت تابش قرار گرفتند. سپس غلظت ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از جذب محلول باقی­مانده و منحنی استاندارد اندازه ­گیری شد. با توجه به نتایج حاصله، بهترین زمان برای انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در این pH، برابر۱۲۰ دقیقه تعیین شد.

جدول ۳-۲۱- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف در pH برابر ۱۰

۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۱۰۵	۹۰	۷۵	۶۰	۴۵	۳۰	۱۵	۰	زمان (h)
۰۴/۰	۰۶/۰	۱۰/۰	۳۱/۰	۵۸/۰	۲۲/۱	۳۱/۲	۴۳/۳	جذب محلول باقی‌مانده
۳۶/۰	۴۸/۰	۸۸/۰	۶۸/۲	۰۴/۵	۶/۱۰	۲/۲۰	۳۰	غلظت محلول باقی‌مانده (ppm)

نمودار ۳-۲۱- منحنی تغییرات ردانین باقی­مانده پس از واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف درpH برابر ۱۰

۳-۳-۲-۳- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۲ با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (ZnO)

جهت بررسی اثر مدت زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی بر روی محلول ردانین با pH برابر ۱۲، سل‌های حاوی این محلول به مدت زمان‌های ۰، ۳۰، ۶۰، ۷۵، ۹۰، ۱۰۵، ۱۲۰، ۱۳۵ و ۱۵۰ دقیقه تحت

تابش قرار گرفتند. سپس غلظت ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از جذب محلول باقی­مانده و منحنی استاندارد اندازه ­گیری شد. با توجه به نتایج حاصله، بهترین زمان برای انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در این pH، برابر ۱۵۰ دقیقه تعیین شد.

جدول ۳-۲۲- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف در pH برابر ۱۲

۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۱۵۰	۱۳۵	۱۲۰	۱۰۵	۹۰	۷۵	۶۰	۳۰	۰	زمان (h)
۰۴/۰	۰۷/۰	۰۹۳/۰	۱۵/۰	۲۱/۰	۴۷/۰	۷۸/۰	۰۸/۲	۴/۳	جذب محلول باقی‌مانده
۴/۰	۵۹/۰	۸۲/۰	۳۲/۱	۸۸۷/۱	۱۷/۴	۸۹/۶	۱/۱۶	۳۰	غلظت محلول باقی‌مانده (ppm)

نمودار ۳-۲۲- منحنی تغییرات ردانین باقی­مانده پس از واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف درpH برابر ۱۲

۳-۳-۲-۴- اثر زمان در تخریب ردانین در محلول با pH برابر ۱۳ با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید(­ZnO­)

جهت بررسی اثر مدت زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی بر روی محلول ردانین با pH برابر ۱۳، سل‌های حاوی این محلول به مدت زمان‌های ۰، ۱۵، ۳۰، ۴۵، ۶۰، ۷۵، ۹۰، ۱۰۵ و ۱۲۰ دقیقه تحت تابش قرار گرفتند. سپس غلظت ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از جذب محلول باقی­مانده و منحنی استاندارد اندازه ­گیری شد. با توجه به نتایج حاصله، بهترین زمان برای انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین در این pH، برابر ۱۲۰ دقیقه تعیین شد.

جدول ۳-۲۳- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف در pH برابر ۱۳

۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۱۲۰	۱۰۵	۹۰	۷۵	۶۰	۴۵	۳۰	۱۵	۰	زمان (h)
۲/۰	۲/۰	۳۱/۰	۴۴۳/۰	۵۸/۰	۷۶/۰	۰۳/۱	۲۷/۱	۵۲/۱	جذب محلول باقی‌مانده
۴	۹۵/۴	۱۴/۶	۷۷/۸	۶/۱۱	۱/۱۵	۳/۲۰	۱/۲۵	۳۰	غلظت محلول باقی‌مانده (ppm)

نمودار ۳-۲۳- منحنی تغییرات ردانین باقی­مانده پس از واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در زمان‌های مختلف درpH برابر ۱۳

۳-۴- بررسی اثرpH محیط واکنش

۳-۴-۱- بررسی pH بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید

جهت بررسی اثر pH محیط واکنش، محلول ردانین با pH های ۹، ۱۰، ۱۱، ۱۲ و ۱۳ تهیه شد و پس از اتمام زمان نور­دهی و جداسازی فوتوکاتالیزور، جذب محلول‌های واکنش توسط طیف سنج ماوراء بنفش- مرئی اندازه ­گیری شد و مقدار ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از منحنی استاندارد مربوط به هر کدام از pH­ها، اندازه ­گیری شد. در یک زمان مشخص، درصد تخریب رنگ برای هر کدام از pH­ها تعیین شد. نتایج به دست آمده نشان داد که مقدار بهینهpH برابر با ۱۳ می‌باشد.

جدول ۳-۲۴- مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در pH­های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز)

۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۱۳	۱۲	۱۱	۱۰	۹	pH محلول
۲/۶	۱۷/۱۸	۶۹/۲۱	۵/۱۶	۱۶/۱۸	غلظت محلول باقی­مانده (ppm)
۳/۷۹	۴۳/۳۹	۷/۲۷	۴۵	۴۷/۳۹	میزان تخریب (O/O)

نمودار ۳-۲۴- منحنی تغییرات مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش فوتوکاتالیزوری درpH های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (­آناتاز­)

۳-۴-۲- بررسی pH بر روی واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری ردانین با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO­)

جهت بررسی اثر pH محیط واکنش، محلول ردانین با pH­های ۹، ۱۰، ۱۲ و ۱۳ تهیه شد و پس از اتمام زمان نور­دهی و جداسازی فوتوکاتالیزور، جذب محلول‌های واکنش توسط طیف سنج ماوراء بنفش- مرئی اندازه ­گیری شد و مقدار ردانین باقی­مانده با بهره گرفتن از منحنی استاندارد مربوط به هر کدام از pH ها، اندازه گیری شد. در یک زمان مشخص، درصد تخریب رنگ برای هر کدام از pH­ها تعیین شد. نتایج به دست آمده نشان داد که مقدار بهینهpH برابر با ۱۰ می‌باشد.

جدول ۳-۲۵- مقدار ردانین باقی مانده پس از انجام واکنش تخریب فوتوکاتالیزوری در pH­های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید (­ZnO­)

۴	۳	۲	۱	ردیف
۱۳	۱۲	۱۰	۹	pH محلول
۵۶/۱۱	۸۲/۶	۶۷۹/۲	۲۳۳/۹	غلظت محلول باقی­مانده (ppm)
۵/۶۱	۳/۷۷	۱/۹۱	۲/۶۹	میزان تخریب (o/o)

نمودار ۳-۲۵- منحنی تغییرات مقدار ردانین باقی­مانده پس از انجام واکنش فوتوکاتالیزوری درpH­های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو روی اکسید

۳-۵- بررسی سینتیک واکنش تخریب فوتوشیمیایی معرف شیمیایی آلی

۳-۵-۱- تعیین درجه واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در pH­های مختلف با فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (­آناتاز­)

۳-۵-۱-۱- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۹

ml 25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر ۹ درون هر یک از سل‌ها ریخته و به آن مقدار mg10 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) اضافه شد، محلول به همراه مگنت و پمپ هوا در مجاورت لامپ uv قرار گرفتند. پس از گذشت زمان‌های مورد نظر، فوتوکاتالیزور جدا و غلظت محلول باقی­مانده ردانین، با بهره گرفتن از جذب محلول باقی­مانده و منحنی استاندارد مربوطه اندازه ­گیری شد. با بهره گرفتن از این نتایج مقدار Ln(C_o/C_t) برای تمام زمان‌ها محاسبه و سپس نمودار Ln(C_o/C_t) نسبت به مدت زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی رسم گردید. نمودار به دست آمده خطی است و نشان می‌دهد که درجه واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در اینpH ، برابر یک است و شیب منحنی برابر با ثابت سرعت مشاهده شده می‌باشد.

جدول۳-۲۶- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه Ln(C_o/C_t) برای ردانین در pH برابر ۹

۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۱	۰	زمان (h)
۰۹/۰	۱۲/۰	۲۵/۰	۳۸/۰	۶/۰	۷۳/۰	۰۳/۱	۷۸/۱	۹۳/۲	جذب محلول باقی‌مانده
۹/۰	۲۸/۱	۶/۲	۸۴/۳	۱/۶	۴۸/۷	۵/۱۰	۲/۱۸	۳۰	غلظت محلول باقی‌مانده (ppm)
۵/۳	۱۶/۳	۴۵/۲	۹۴/۱	۵۹/۱	۳۹/۱	۰۵/۱	۵۰/۰	۰	Ln(Co/Ct)

نمودار ۳-۲۶- نمودار تغییرات Ln(C_o/C_t) نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی برای ردانین در pH برابر ۹ (h^-11-10×۷۴/۳=k_obs، ۹۷۷/۰= r)

۳-۵-۱-۲- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۰

ml 25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۱۰ درون هر یک از سل‌ها ریخته و به آن مقدار mg20 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) اضافه شد، محلول به همراه مگنت و پمپ هوا در مجاورت لامپ uv قرار گرفتند. پس از گذشت زمان‌های مورد نظر، فوتوکاتالیزور جدا و غلظت محلول باقی­مانده ردانین، با بهره گرفتن از جذب محلول باقی­مانده و منحنی استاندارد مربوطه اندازه ­گیری شد. با بهره گرفتن از این نتایج مقدار Ln(C_o/C_t) برای تمام زمان‌ها محاسبه و سپس نمودار Ln(C_o/C_t) نسبت به مدت زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی رسم گردید. نمودار به دست آمده خطی است و نشان می‌دهد که درجه واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در اینpH ، برابر یک است و شیب منحنی برابر با ثابت سرعت مشاهده شده می‌باشد.

جدول۳-۲۷- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه Ln(C_o/C_t) برای ردانین در pH برابر ۱۰

۱۰	۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	۰	زمان (h)
۰۴/۰	۰۶/۰	۱۴/۰	۲۲/۰	۴۵/۰	۷۰/۰	۰۱/۱	۲۹/۱	۸۸/۱	۴۳/۳	جذب محلول باقی‌مانده
۴/۰	۵۴/۰	۱۹/۱	۹۳/۱	۹۶/۳	۱۷/۶	۸۶/۸	۳/۱۱	۵/۱۶	۳۰	غلظت محلول باقی‌مانده (ppm)
۳۳/۴	۰۳۸۴	۲۳/۳	۷۴/۲	۰۲/۰	۵۸/۱	۲۲/۱	۹۸/۰	۶/۰	۰	Ln(C o /Ct)

نمودار ۳-۲۷- نمودار تغییرات Ln(C_o/C_t) نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی برای ردانین در pH برابر ۱۰ ( h^-11-10×۸۰/۴=k_obs، ۹۸۳/۰ = r)

۳-۵-۱-۳- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر

ml 25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۱۱ درون هر یک از سل‌ها ریخته و به آن مقدار mg15 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) اضافه شد، محلول به همراه مگنت و پمپ هوا در مجاورت لامپ uv قرار گرفتند. پس از گذشت زمان‌های مورد نظر، فوتوکاتالیزور جدا و غلظت محلول باقی­مانده

ردانین، با بهره گرفتن از جذب محلول باقی­مانده و منحنی استاندارد مربوطه اندازه ­گیری شد. با بهره گرفتن از این نتایج مقدار Ln(C _o /C_t) برای تمام زمان‌ها محاسبه و سپس نمودار Ln(C _o /C_t) نسبت به مدت زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی رسم گردید. نمودار به دست آمده خطی است و نشان می‌دهد که درجه واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در اینpH ، برابر یک است و شیب منحنی برابر با ثابت سرعت مشاهده شده می‌باشد.

جدول۳-۲۸- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه Ln(C_o/C_t) برای ردانین در pH برابر ۱۱

۱۰	۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۱۵	۱۴	۱۳	۱۲	۱۱	۹	۷	۴	۱	۰	زمان (h)
۱۱/۰	۱۶/۰	۲۲/۰	۳۲/۰	۴۲/۰	۵۴/۰	۷۷/۰	۲۵/۱	۷۳/۲	۷۸/۳	جذب محلول باقی‌مانده
۸۸/۰	۲۴/۱	۷۸/۱	۵۰/۲	۳۳/۳	۲۸/۴	۰۸/۶	۹۱/۹	۷/۲۱	۳۰	غلظت محلول باقی‌مانده (ppm)
۵۳/۳	۱۹/۳	۸۲/۲	۴۸/۲	۲/۲	۹۵/۱	۶/۱	۱۱/۱	۳۲/۰	۰	Ln(Co/Ct)

نمودار ۳-۲۸- نمودار تغییرات Ln(C_o/C_t) نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی برای ردانین در pH برابر ۱۱ (h^-11-10×۱۵/۲=k_obs، ۹۸۴/۰ = r)

۳-۵-۱-۴- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۲

ml 25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۱۲ درون هر یک از سل‌ها ریخته و به آن مقدار mg20 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) اضافه شد، محلول به همراه

مگنت و پمپ هوا در مجاورت لامپ uv قرار گرفتند. پس از گذشت زمان‌های مورد نظر، فوتوکاتالیزور جدا و غلظت محلول باقی­مانده ردانین، با بهره گرفتن از جذب محلول باقی­مانده و منحنی استاندارد مربوطه اندازه ­گیری شد. با بهره گرفتن از این نتایج مقدار Ln(C_o/C_t) برای تمام زمان‌ها محاسبه و سپس نمودارLn(C_o/C_t) نسبت به مدت زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی رسم گردید. نمودار به دست آمده خطی است و نشان می‌دهد که درجه واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در اینpH ، برابر یک است و شیب منحنی برابر با ثابت سرعت مشاهده شده می‌باشد.

جدول۳-۲۹- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه Ln(C_o/C_t) برای ردانین در pH برابر ۱۲

۱۰	۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۱۰	۹	۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	زمان (h)
۱۲۵۴/۰	۱۹۶/۰	۲۴۹/۰	۳۹۵/۰	۴۴۸/۰	۶۰۱/۰	۷۱۲/۰	۹۹۱/۰	۴۷۶/۱	۰۵۹/۲	جذب محلول باقی‌مانده
۰۹۴/۱	۷۳/۱	۱۹۸/۲	۴۹/۳	۹۵۴/۳	۳۰۴/۵	۲۸۴/۶	۷۴۷/۸	۰۳/۱۳	۱۷/۱۸	غلظت محلول باقی‌مانده (ppm)
۳۱۱/۳	۸۵۳/۲	۶۱۴/۲	۱۵۱/۲	۰۲۴/۲	۵۶۳/۱	۲۳۲/۱	۰۸۳/۰	۵۰۱/۰	۰	Ln(C o /Ct)

نمودار ۳-۲۹- نمودار تغییرات Ln(C_o/C_t) نسبت به زمان تابش نور ماوراءبنفش-مرئی برای ردانین در pH برابر ۱۲ (h^-11-10×۰۵/۳= k_obs، ۹۸۸/۰= r)

۳-۵-۱-۵- درجه واکنش تخریب ردانین در محلول با pHبرابر ۱۳

ml 25 محلول ppm30 ردانین با pH برابر۱۳ درون هر یک از سل‌ها ریخته و به آن مقدار mg25 فوتوکاتالیزور نانو تیتانیوم دی اکسید (­آناتاز­) اضافه شد، محلول به همراه مگنت و پمپ هوا در مجاورت لامپ uv قرار گرفتند. پس از گذشت زمان‌های مورد نظر، فوتوکاتالیزور جدا و غلظت محلول باقی­مانده ردانین، با بهره گرفتن از جذب محلول باقی­مانده و منحنی استاندارد مربوطه اندازه ­گیری شد. با بهره گرفتن از این نتایج مقدار Ln(C _o/C_t) برای تمام زمان‌ها محاسبه و سپس نمودار Ln(C_o/C_t) نسبت به مدت زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی رسم گردید. نمودار به دست آمده خطی است و نشان می‌دهد که درجه واکنش تخریب فوتوشیمیایی ردانین در اینpH ، برابر یک است و شیب منحنی برابر با ثابت سرعت مشاهده شده می‌باشد.

جدول۳-۳۰- غلظت محلول باقی­مانده نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی و محاسبه Ln(C_o/C_t) برای ردانین در pH برابر ۱۳

۸	۷	۶	۵	۴	۳	۲	۱	ردیف
۵/۳	۳	۵/۲	۲	۵/۱	۱	۵/۰	۰	زمان (h)
۰۱۹/۰	۰۳۳/۰	۰۶۲/۰	۰۷۹/۰	۱۳۶/۰	۳۱۲/۰	۶۲۶/۰	۵۱۵/۱	جذب محلول باقی‌مانده
۳۷۶/۰	۶۵۳/۰	۲۲۸/۱	۵۵۶۲/۱	۶۹۳/۲	۱۷۸/۶	۴/۱۲	۳۰	غلظت محلول باقی‌مانده (ppm)
۳۷۹/۴	۸۲۷/۳	۱۹۶/۳	۹۵۵/۲	۴۱۱/۲	۵۸/۱	۸۸۴/۰	۰	Ln(C o /Ct)

نمودار ۳-۳۰- نمودار تغییرات Ln(C_o/C_t) نسبت به زمان تابش نور ماوراء بنفش- مرئی برای ردانین در pH برابر ۱۳ (h^-1 ۲۰۸/۱= k_obs، ۹۸۱/۰= r)