مقدمه
امروزه پیشرفت های حاصله در علوم و فناوری های مختلف و استفاده از آنها در صنعت، موجب پیدایش و افزایش مواد و مولکول های آلاینده و خطرناک جدیدی شده آه می توانند در برابر تجزیه زیستی مقاومت نمایند. در این میان، ترآیبات آلی و نیتروژن دار، از جمله مواد مضر و خطرناک برای محیط زیست و موجودات زنده محسوب می شوند که عمدتاً از واحدهای صنایع غذایی، صنایع نساجی، صنایع آاغذ سازی، صنایع دارو سازی، صنایع تولید روغن و کُک سازی، پالایشگاه های نفت، مجتمع های پتروشیمی، و بسیاری از واحد های شیمیایی و صنعتی دیگر خارج شده و رها شدن آنها در محیط، بدون انجام عملیات تصفیه مناسب، از خطرات مهم زیست محیطی محسوب می شود. از طرف دیگر، با توجه به افزایش محدودیت های ناشی از قوانین جدید و سخت گیرانه زیست محیطی به منظور حفظ تعادل اآوسیستم طبیعی، نیاز به روش های تصفیه ای جدیدی می باشد که بتوانند این مواد را حذف و یا حداقل به موادی با مولکول های آوچک تر و قابل تصفیه تر تبدیل نمایند. روش های متعارف و متداول تصفیه مانند روش های زیستی، برای تصفیه پساب های حاوی چنین موادی پاسخگو نبوده و روش های فیزیکی (مانند جذب سطحی بر روی جاذب) نیز تنها این مواد را از یک محیط (با غلظت آمتر و حجم بیشتر) به محیط دیگر (با غلظت بیشتر و حجم آمتر) و یا از یک شکل (پرخطر) به شکل
.[Fernandes, 2005; Gorgate, 2002] دیگر (کم خطر) تبدیل می آنند
البته از سالیان دور سوزاندن فاضلاب های حاوی مواد خطرناک مرسوم بوده است در حالی که این روش تنها برای فاضلاب هایی با غلظت بالا ( بدون در نظر گرفتن آلودگیاتمسفریک هوا) قابل توجیه است.
استفاده از فرآیندهای اآسیداسیون شیمیایی1، فتوشیمیایی2، الکتروشیمیایی3 و فتوآاتالیستی4 جهت تصفیه فاضلاب های حاوی آلاینده های خطرناک، از جمله جدیدترین و آخرین راه حل ها برای حذف آامل این آلاینده ها مطرح می باشند. با این وجود، این روش ها نیز فعلًا از نظر اقتصادی (چه از نظر هزینه ثابت و چه از نظر هزینه عملیاتی) قابل رقابت با فرآیندهای تصفیه زیستی رایج نیستند. چرا که در تصفیه زیستی، میکروارگانیسم ها بدون افزایش مقدار قابل ملاحظه ای ماده شیمیایی و فقط با آمک اآسیژن (تا هنگامی آه سوبسترات آلی وجود دارد) واآنش اآسیداسیون را ادامه می دهند، در حالی آه انجام این عمل توسط واآنش های اکسیداسیون شیمیایی، فتوشیمیایی، الکتروشیمیایی و فتوآاتالیستی مستلزم صرف هزینه فراوان، جهت تجزیه آامل آلاینده ها می باشد.
استفاده از روشهای فتو شیمیایی و فتو کاتالیستی با نگاه به الگوی طبیعت به عنوان یک راکتور فتوشیمیایی (فتوراآتور) عظیم بوده که در مجموعه آن خورشید به عنوان منبع انرژی و تشعشع الکترومغناطیسی نور ، هوا به عنوان ترکیب گازی و آب به عنوان محیط مایع ، شرایط واکنشهای فتوشیمیایی در آب و هوا را امکان پذیر ساخته است و این مسئله سبب توجه دانشمندان به بررسی بیشتر فرایند القاء نور و همچنین واکنشها که
با نور شروع می شوند شده است. امروزه حجم عظیم مقالاتمنتشر شده در زمینه توسعه تکنولوژی های فتو شیمیایی (در فرایند ها زیست محیطی و بویژه در مورد تصفیه آب و هوا) و گسترش آن در مقیاس صنعتی مؤید این واقعیت
.[Oppenlander, 2003] است
در این بین، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته فتوکاتالیستی به دلیل مزیت های نسبی (از جمله سهولت و هزینه عملیاتی کمتر)، در تحقیقات مرتبط با فرآیندهای پالایش و تصفیه آب و پساب های آلوده به مواد آلاینده خطرناک (که روش های کلاسیک و متداول تصفیه قادر به حذف و یا کاهش غلظت آنها نمی باشند) بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. در بین فتوکاتالیست های مطرح نیز، دی اکسید تیتانیوم (2TiO) به دلیل فعالیت فتوکاتالیستی زیاد، توجه بیشتری را به خود جلب کرده است.
با توجه به مطالب فوق، هدف از این تحقیق بررسی کارایی فرآیند اکسیداسیون پیشرفته فتوکاتالیستی در تجزیه و حذف امونیاک از یک پساب ساختگی، با استفاده از فتوکاتالیست شناخته شده دی اکسید تیتانیوم (2(TiO نانو ذره به صورت تثبیت شده بر روی یک پایه مناسب و
در یک فتوراکتور جدید با کارایی بالا می باشد. آنالیزهای تعیین مشخصات فتوکاتالیست تثبیت شده، شامل آنالیز XRD، جهت مشخص آردن خصوصیات آریستالوگرافی و فازی آاتالیست، آنالیز SEM، جهت مشخص آردن خصوصیات مورفولوژی و سطحی آاتالیست، انجام گرفته و کارایی
فتوراکتور طراحی شده به وسیله انجام آزمایش های تصفیه، مورد بررسی و ارزیابی قرار می گیرد. همچنین تأثیر برخی از شرایط عملیاتی بر روی واکنش تجزیهفتوکاتالیستی آمونیاک بررسی می گردد.

حذف فتو کاتالیستی آمونیاک از پسابهای صنعتی

حذف فتو کاتالیستی آمونیاک از پسابهای صنعتی

فهرست مطالب

چکیده ………………………………………………………………………………………………………………………..1
مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………2

فصل اول: فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته………………………………………………… 5

1- 1- فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته ……………………………………………………………………………………..6
1- 2- فرآیندهای. اکسیداسیون. پیشرفته .فتوشیمیایی …………………………………………………………………..9
1- 2- 1- نور و مفاهیم اولیه آن …………………………………………………………………………………………………9
1- 2- 1- 1 اشعه ماوراء بنفش UV …ا………………………………………………………………………………………..12
1- 3- فرایند های فتوکاتالیستی………………………………………………………………………………………………..13
1- 3- 1- نیمه هادیها …………………………………………………………………………………………………………….13
1- 3- 3- مکانیسم واکنش های فتوکاتالیستی ……………………………………………………………………………..16
1- 3- 4- کاربرد های واکنشهای فتوکاتالیستی ……………………………………………………………………………..22
1- 3- 5- مزایای فرایندهای فتوکاتالیستی ……………………………………………………………………………………23
1- 3- 6- خواص یک فتوکاتالیست مناسب ……………………………………………………………………………………..24
1- 3- 7- فتوکاتالیست های بررسی شده …………………………………………………………………………………….25
1- 3- 8- فتوکاتالیستهای معلق و تثبیت شده ………………………………………………………………………………..26
19 دز بهینه کاتالیست ………………………………………………………………………………………………………….28
1- 3- 10- اثر اکسیژن محلول …………………………………………………………………………………………………29
1- 3- 11- اثر pH ..ا…………………………………………………………………………………………………………….30
1- 3- 12- اثر حرارت بر ساختار دی اکسید 30تیتانیوم ……………………………………………………………………30
1- 3- 13- اثر جاذب ها بر تیتانیا ……………………………………………………………………………………………..31
1- 3- 14- سینتیک فتوکاتالیستی…………………………………………………………………………………………..32
1- 3- 15- تخریب و حذف فتوآاتالیستی آمونیاک …………………………………………………………………………..32

فصل دوم: مروری بر مقالات گذشته……………………………………………………………..34

فصل سوم: مواد و روشهای آزمایش…………………………………………………………….51

3- 1- فتوکاتالیست، پایه و روش تثبیت ……………………………………………………………………………………52
3- 1- 1- فتوکاتالیست ……………………………………………………………………………………………………….52
3- 1- 2- پایه (نگهدارنده) فتوکاتالیست……………………………………………………………………………………53
3- 1- 3- روش تثبیت فتوکاتالیست بر روی پایه …………………………………………………………………………. 55
3- 2- فتوراکتور، ملحقات و آزمایش های تصفیه 57فتوکاتالیستی ……………………………………………………..57
3- 2- 1- فتوراکتور …………………………………………………………………………………………………………….57
3- 2- 2- ملحقات فتوراکتور و آزمایش های تصفیه 59فتوکاتالیستی …………………………………………………….59
3- 3- روش های آنالیز و اندازه گیری ها …………………………………………………………………………………….60
3- 3- 1- آنالیزهای تعیین مشخصات فتوکاتالیست 60تثبیت شده ……………………………………………………….61
31 1- آنالیز XRD ………ا………………………………………………………………………………………………………61
3- 3- 1- 1- آنالیز SEM …..ا…………………………………………………………………………………………………..63
3- 3- 2- اندازه گیری های شاخصهای پساب در 64فرآیندهای تصفیه فتوکاتالیستی ………………………………….64
3- 3- 2- 1- اندازه گیری غلظت آمونیاک …………………………………………………………………………………….64
3- 3- 2- 1- اندازه گیری غلظت آمونیاک به روش اسپکتروفتومتری ………………………………………………………64
3- 3- 2- 2- اندازه گیری غلظت آمونیاک به روش .تیتراسیون …………………………………………………………….67

فصل چهارم : نتایج و بحث………………………………………………………………………….. 70

4- 1- نتایج آنالیزهای مشخصات فتوکاتالیست .1تثبیت شده ………………………………………………………………71.
4- 1- 1- نتایج آنالیز XRD …ا……………………………………………………………………………………………………71
4- 1- 2- نتایج آنالیز SEM …ا……………………………………………………………………………………………………..73
4- 2- نتایج آزمایش های بررسی اثر غلظت اولیه .ماده آلاینده ………………………………………………………………78
4- 3- بررسی آاهش غلظت آمونیاک نسبت به زمان .در شرایط های مختلف ……………………………………………….79
4- 3- 1- تاثیر دانه های لیکا به تنهایی در حذف .آمونیاک در شرایط تاریکی ………………………………………………….79
4- 3- 2- تاثیر دانه های لیکا به تنهایی در حذف .9آمونیاک تحت نور UV ..ا…………………………………………………..79
4- 3- 3- تاثیر پودر 2TiO به تنهایی در حذف .آمونیاک در تاریکی ……………………………………………………………..80
4 4 تاثیر پودر 2TiO به تنهایی در حذف…………………………………………………………………………………………. 80
4- 3- 5- تاثیر کاتالیست ساخته شده (TiO2/Leca) بدون تابش نورUV و در شرایط تاریکی در حذفآمونیاک ……………..80
4- 3- 6- تاثیر کاتالیست ساخته شدهTiO2/Leca)) تحت تابش نورUV در حذف آمونیاک …………………………………..80
4- 4- تاثیر دمای کلسیناسیون کاتالیست بر عملکرد کاتالیست TiO2/Leca.ا………………………………………………..83
4- 5- بررسی اثر pH اولیه ………………………………………………………………………………………………………..84
4- 6- بررسی اثر شدت نورUV بر تجزیه فتوآاتالیستی آمونیاک…………………………………………………………………85
4- 7- بررسی حذف فوتوآاتالیستی آمونیاک با .6افزایش زمان تابش اشعه ………………………………………………….86
نتیجه گیری و پیشنهادات ……………………………………………………………………………………………………….88
منابع ………………………………………………………………………………………………………………………………91

فهرست جدول ها

جدول (1- 1) : پتانسیل اکسیداسیون اکسیدکننده ها .به همراه قدرت اکسیداسیون نسبی آنها ………………………8
جدول(1- 2): انرژی فاصله ترازهای برخی نیمه .هادیهای استفاده شده به عنوان فتوکاتالیست ………………………25
جدول (3 -1) : مشخصات فیزیکی و شیمیایی ..فتوکاتالیست TiO2 Degussa P-25 …ا…………………………………52
جدول (3- 2 ): آنالیز شیمیایی دانه های لیکا …………………………………………………………………………………54
جدول (3 -3) : آزمایش های تصفیه فتوکاتالیستی ……………………………………………………………………………68
(4 -2) : درصد کاهش غلظت آمونیاک در پایان هر آزمایش ……………………………………………………………………79

فهرست شکل ها

شکل( 1- 1): نمودار الگوی رفتاری تشعشعالکترومغناطیسی(EMR) بر اساس مدل موجی نور…………………………10
شکل(1- 2): گستره طیف های الکترو مغناطیس……………………………………………………………………………….11
شکل(1- 3): نمودار تشکیل زوج الکترون و حفره در .ترازهای الکترونی یک نیمه هادی در اثر برخورد فوتون نوری با انرژی ………………………………………………………………………………………………………………………………………….14
شکل(1- 4): شمای آلی از مکانیسم فتو آاتالیستی .TiO .ا……………………………………………………………………22
شکل(2- 1): مکانیزم تجزیه فتوشیمی آمونیاک محلول .7در آب بوسیله آاتالیست 2Pt- TiO ….ا…………………………..37
.شکل(2- 2): نمودار تجزیه آمونیاک بوسیله فتوآاتالیست (در اآسیژن اتمسفر) ………………………………………………48
.شکل (2- 3): مکانیزم مراحل تجزیه آمونیاک گازیبا اآسید نیتروژن بوسیله فتو آاتالیست ……………………………………49
شکل(3- 1): شکل ظاهری دانه های لیکا ……………………………………………………………………………………….53
.شکل(3- 3): شمایی از فتوراکتور طراحی شده…………………………………………………………………………………58
.شکل (3- 4): طیف لامپ بخار جیوه استفاده شده دراین پژوهش ………………………………………………………….59
.شکل(3- 5): نمودار طیف جذب آمونیاک توسط دستگاهاسپکتروفتومتر………………………………………………………65
شکل (3- 6) : منحنی آالیبراسیون اندازه گیریغلظت آمونیاک …………………………………………………………………66
شکل (4- 1) : نمودار آنالیز XRD ..ا……………………………………………………………………………………………….72
شکل (4- 2) : تصاویر SEM تهیه شده از نمونه پودر .TiO2 P-25 تازه و تثبیت نشده ……………………………………….75
شکل (4- 3) : تصاویر SEM تهیه شده از لیکا تازه 76و قبل از استفاده برای تثبیت 2TiO ا………………………………….76
.شکل(4- 4): تصاویر SEM تهیه شده از نمونه 2TiOتثبیت شده بر روی لیکا …………………………………………………77
.شکل (4- 6) : روند کاهش غلظت آمونیاک در محلولپساب در طول فرآیند تصفیه فتوکاتالیستی …………………………..77
شکل(4- 7): تغییرات غلظت آمونیاک در پساب نسبت 81به زمان در تاریکی ………………………………………………….81
شکل (4- 8): تغییرات غلظت آمونیاک در پساب نسبت .2به زمان تحت نور …………………………………………………..82
.شکل (4- 9): درصد حذف آمونیاک در پساب در شرایط…………………………………………………………………………..82
شکل (4- 10) : تاثیرات دمای آلسیناسیون بررویبازدهی حذف فتوآاتالیستی آمونیاک در پساب نمودار(4- 11): وابستگی حذف فتوآاتالیستی 85آمونیاک در پسابهای صنعتی در مقادیر مختلف pH …ا……………………………………………………….83
شکل(4- 12): مقایسه نتایج انواع شدت نور UV بر .حذف فوتوآاتالیستی آمونیاک …………………………………………..86
شکل (4- 13): تجزیه فوتوآاتالیستی آمونیاک در .پساب نسبت به زمان ………………………………………………………87
شکل (4- 14): تجزیه فوتوآاتالیستی آمونیاک در .پساب نسبت به زمان……………………………………………………….87

فصل اول
در این فصل، ابتدا با فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته به طور کلی آشنا شده و سپس فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته نوری (شامل فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته فتوشیمیایی و فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته فتوکاتالیستی) معرفی شده و مورد بررسی قرار می گیرند.
1- 1- فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته
فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)1 به فرآیند های اطلاق می شود که همراه با تولید رادیکال های آزاد هیدروکسیل (OH•) باشند که بیشترین کارایی را در اکسیداسیون ترکیبات آلی دارند و دلیل این کارایی، پتانسیل اکسیداسیون بالای رادیکال های هیدروکسیل (معادل 80/2 ولت) می باشد. پتانسیل
اکسیداسیون برخی اکسیدکننده های متداول در جدول (1 -1) ارائه شده است. با توجه به این جدول مشاهده می شود که بعد از فلوئور، قوی ترین اکسیدکننده، رادیکال هیدروکسیل می
.[Lergrini, 1993; De AK, 1999] باشد
طول عمر رادیکال هیدروکسیل خیلی کوتاه است. اما از نظر پتانسیل اکسیدکنندگی به قدری قوی است که می تواند به راحتی با جذب هیدروژن سبب اکسیداسیون یک ترکیب آلی گردد. مکانیسم واکنش رادیکال هیدروکسیل با ترکیبات آلی بسیار پیچیده است ولی با این حال مکانیسم انجام این واکنش و به طور کلی واکنش های رادیکالی را می توان به اختصار در سه مرحله بیان نمود :

1- Advanced Oxidation Processes
1- واکنش های اولیه یا آغازین1 که دراین مرحله رادیکال های آزاد تولید می گردند.
2- واکنش های انتشاری که در این مرحله رادیکال های تولید شده از مرحله قبل به رادیکال های آزاد دیگر تبدیل می گردند.
3- واکنش های پایانی که در این مرحله رادیکال های آزاد مرحله قبل به یک ترکیب پایدار تبدیل می گردند [Blin E, 1998].
از نقطه نظر سینتیکی، واکنش های مرتبط به رادیکال های OH•، بسیار سریع تر از سایر اکسیدکننده ها می باشند. با این وجود، در اثر واکنش رادیکال هیدروکسیل با ترکیبات آروماتیک، تعداد بسیار زیادی ترکیبات واسطه تولید می شوند که این ترکیبات واسطه تولیدی، خود به عنوان رقیب ترکیبات اولیه، با رادیکال OH• وارد واکنش گردیده و اصطلاحاً به عنوان نابودکننده رادیکال OH• عمل می کنند. بنابراین تخریب کامل (معدنی شدن) یک ترکیب آلی در شرایط خاصی که غلظت رادیکال OH• بسیار زیاد بوده و زمان واکنش به حد کافی بالا باشد، حاصل خواهد گردید. به همین دلیل وقتی از یک فرآیند اکسیداسیون پیشرفته به عنوان فرآیند تصفیه استفاده می گردد، انجام آزمایش ها در مقیاس آزمایشگاهی یا پایلوت بر روی ترکیبات آلی مورد نظر ضروری می باشد.

2- Initiation Reaction
در ارزیابی فرآیندهای AOP، توجه به نکاتی نظیر واکنش پذیری نسبی آلاینده مورد نظر با رادیکال OH•، میزان ماده اکسیدکننده مورد نیاز برای دستیابی به کارایی حذف مورد نظر، اثرات عوامل نابودکننده رادیکال، درجه حرارت، pH و نسبت غلظت ماده اکسیدکننده به آلاینده ها ضروری می باشد [Blin E, 1998].
با توجه به این که عمر رادیکال های هیدروکسیل کم می باشد، لذا باید در محل مصرف، تولید گردند. تهیه این رادیکال ها در غلظت های بالا، قبل از آغاز عملیات اجرایی تصفیه، توصیه نمی شود. در فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته تصفیه پساب، این رادیکال ها معمولًا با کاربرد یکی از روش های اکسیداسیون پیشرفته فتوشیمیایی و یا اکسیداسیون پیشرفته فتوکاتالیستی تولید می گردند.
1- 2- فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته فتوشیمیایی
در فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته فتوشیمیایی، ترکیبی از اشعه ماوراء بنفش (UV)1 و یک اکسیدکننده (مانند 2O3 ،H2O و …) در غالب موارد، سبب تولید رادیکال های هیدروکسیل و ادامه واکنش ها (اکسیداسیون و تخریب آلاینده ها در فرآیندهای تصفیه پساب) با این رادیکال خواهد شد. بنابراین شناخت واآنش های فتوشیمیایی (و همین طور فتوآاتالیستی) مستلزم شناخت اولیه از طبیعت نور و مفاهیم اولیه آن و آشنایی با اشعه ماوراء بنفش می باشد. لذا در این بخش،
ابتدا با نور و اشعه ماوراء بنفش آشنا شده و سپس به بررسی فرایند های فتو کاتالیستی متداول در فرآیندهای تصفیه آب و فاضلاب خواهیم پرداخت.
1- 2- 1- نور و مفاهیم اولیه آن

Ultra Violet -1
انتقال انرژی از نظر آلاسیک به سه صورت هدایت ، جابجایی وتشعشع انجام می شود. تشعشع برخلاف دو روش دیگر نیاز بهمحیط مادی جهت انتقال ندارد آه نمونه بارز و مشخص آن ،انتقال نور خورشید به زمین می باشد.
رفتار نور را می توان از نظر بنیادی بر اساس دو مکانیسم معرفی آرد. از یک طرف براساس تعریف تشعشع الکترو مغناطیسی ، نور موجی است آه شامل یک میدان الکتریکی (E ) و یک میدان مغناطیسی (M) می باشد آه عمود به هم بوده و در راستای بعد سوم آه همان سرعت نور (C ) می باشد در حرآت است
(مطابق شکل 1- 1).

شکل( 1- 1): نمودار الگوی رفتاری تشعشع الکترومغناطیسی(EMR) بر اساس مدل موجی نور
تشعشع EMR دارای دو مشخصه مهم طول موج و فرآانس می باشد.
بر حب تعریف طول موج فاصله اندازه گیری شده (بر حسب متر ) بین دو Peak آامل موج و فرآانس ، تعداد موجهای گذرنده از

یک نقطه ثابت در هر ثانیه (Hertz) می باشد. رابطه طول موج وفرآانس بصورت زیر بیان می شود.
C=λD , C=3*108 m/s (1 -1)
که در آن C سرعت نور یا تشعشعات الکترومغناطیسی و برابر 108×3 متر بر ثانیه، λ طول موج و ν فرکانس موج می باشند.
در طول موجهای آوتاه، شعشع الکترومغناطیس بر مواد تاثیر شیمیایی می گذارد آه تئوری موج قادر به تشریح آن نمی باشد. از طرف دیگر تئوری ذره ای امواج الکترو مغناطیسی قادر به برطرف آردن این نقطه ضعف می باشد. بر اساس این تئوری انرژی الکترو مغناطیس بر پایه ذرات بنیادی بنام » فوتون « انتقال می یابد. واحد انتقال انرژی تحت عنوان آوانتا بوده و بر اساس رابطه زیر تعریف می شود.

حذف فتو کاتالیستی آمونیاک از پسابهای صنعتی

حذف فتو کاتالیستی آمونیاک از پسابهای صنعتی

فصل دوم
مقدمه
امروزه محیط زیست با مشکلات زیادی در زمینه آلودگی آب های سطحی و زیرزمینی توسط ترآیباتی آه دارای نیتروژن و فسفر می باشند مواجه است در این میان می توان به آمونیاک آه از جمله آلودگی های نیتروژن دار است اشاره آرد. پسابهای خروجی از صنایع شیمیایی و پتروشیمی از مهمترین منابع ایجاد آلودگی آمونیاآی در محیط زیست به شمار می آیند [Feng, 2003;
.Stevens, 2004]
سازمان سلامتی جهانی مقدار مجاز غلظت آمونیاک در آب را PPm 1.24 اعلام آرده است و بیشتر از این مقدار موجب سمیت آب می گردد و قابل آشامیدن نمی باشد [Lee, 2002]. همچنین این غلظت در
رودخانه ها در حدود PPm5/4- 1 اعلام شده [ Hued, 2006] و بیشتر از این مقدار برای موجودات زنده موجود در رودخانه ها و از جمله ماهی ها خطرناک است زیرا غلظت بالای آمونیاک در آبها مانع از حل شدن اآسیژن گردیده و این مسئله موجب آاهش گند زدایی اآسیژن و در نهایت باعث از بین رفتن آبزیان می گردد
.[Shuhu ,2009]
از چندین روش برای حذف آمونیاک در پساب استفاده شده آه از آنجمله می توان به فرایندهای بیولوژیکی وهوادهی
فرایند استریپینگ ، [Lin,1996] تبادل یونی ،[Kalyuzhnyi,2006]
[Bonmati,2003] فرایندهای تجزیه فتوآاتالیستی[Zhu , 2005 ] فرایند های الکتروشیمیایی [Chiang1995] اشاره آرد. فرایند بیو لوژیکی ترآیبی از فرایند های دینیترو یفیکاسیون و نیتروفیکاسیون3 است آه در نهایت آمونیاک به گاز 2 Nیا نیتریت و نیترات تبدیل می شود. فرایند بیولوژیکی فرایندی آند است ونیاز به ابعاد بزرگ و زمان زیاد آه مستلزم هزینه بالایی می باشد را در بر می گیرد. در فرایند استریپینگ محلول آمونیاک در تماس با بخار، تبخیر می گردد و بصورت آمونیاک گازی در می آید. درنتیجه باید فرایند مناسبی برای تصفیه آمونیاک در نظر گرفت .
اخیرآ تصفیه پسابها با روش های فتوالکتروشیمی و فتوآاتالیستی مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است.
زیرا در مقایسه با روشهای دیگر دارای بازدهی بالاتری بوده و مایع آمونیاک خطرناک را به گازهای بی اثر 2 Nو 2H تبدیل
.[ Feng, 2003; Junichi, 2007]می آند
با توجه به اینکه بکارگیری روش فتوکاتالیستی تجزیه آمونیاک موضوع این تحقیق است تحقیقات انجام شده در این زمینه مورد بررسی قرار می گیرد.

Choi و همکارانش با استفاده از آاتالیست (2(Pt-TiO تبدیل محلول آمونیاآی در غلظت پایین ، به 2N را مورد بررسی قرار دادند. همچنین با استفاده از 2TiOخالص 3NH را به نیتریت و نیترات تبدیل آردند و این در حالی است آه از تشکیل هیدروژن گزارشی
. [Choi, 2003]نداده اند
Junichi و همکارانش تجزیه فتوآاتالیستی آمونیاک به نیتروژن و هیدروژن را بوسیله نانو ذرات پلاتین بر روی پایه 2TiO در محلول های آمونیاآی مورد مطالعه قرار دادند. در این تحقیق از معلق آردن آاتالیست 2Pt- TiO در محلول آمونیاآی استفاده شده و اثرات مقادیر مختلف Pt بر روی 2pH ، TiO محلول ، زمان واآنش و شدت نور را در تجزیه فتوآاتالیستی آمونیاک مورد بررسی قرار دادند. نتایج آنها نشان داده با اضافه آردن پلاتین از صفر تا 5/0% درصد وزنی, تجزیه آمونیاک به 2Nو 2H بصورت خطی افزایش می یابد و نسبت مولی تولید هیدروژن به نیتروژن به حدود 3 می رسد آه ماآزیمم جداسازی 2 Nو 2H در درصد وزنی 5/0 از پلاتین گزارش شده و با افزایش درصد آن مقدار سرعت تجزیه آمونیاک آاهش میابد آه احتمالا Pt از این درصد به بعد دارای اثر محدود آننده بوده است. همچنین در بررسی تاثیر pH محلول در تجزیه فتوآاتالیستی
آمونیاک نشان دادند آه در pH بین 9 تا 10، یون ها ی +4NH به آمونیاک آزاد تبدیل می شوند آه در تجزیه فتوآاتالیستی
بسیار مهم است. ماآزیمم میزان جداسازی در pH برابر 10 مشاهده شده است. بر این اساس مکانیزم تجزیه فتوآاتالیستی
آمونیاک در سیستم 2Pt — TiO، بصورت شکل (2- 1) پیشنهاد شده است. تابیدن نور به سطح آاتالیست 2TiO در باند هدایت، الکترون تولید می شود و در باند بالانس، حفره +h بوجود می آید. مولکول 3NH بر روی سطح 2TiO جذب و با +h واآنش داده به 2N و +6H تبدیل می گردد. سپس +H با الکترون هایی آه از Pt بوجود آمده واآنش می دهد و به هیدروژن تبدیل می گردد . چنانچهغلظت پرتون در ناحیه pH بالا، آم باشد با تجمع الکترون های 2TiO، احتمال واآنش برگشتی بین الکترون ها و حفره های ایجاد شده افزایش یافته و در نتیجه در pH بالا اآسیداسیون
آمونیاک متوقف می شود(معادلات (2- 1) تا (2- 5) ) . [Junichi, 2007]

تحقیقات Junich و همکارانش نشان داده آه تغییرات 2N در فتو آاتالیست 2 Pt -TiO2- Ru O مشابه با عملکرد آاتالیست 2 Pt -TiO بوده است اما نسبت هیدروژن به نیتروژن (2(H2/N در آن به 41/0 می رسد. نتایج بدست آمده نشان می دهد آه آاتالیست 2RuO عملکردی در احیا +H نداشته است.
این در حالی است آه عملکرد آاتالیست 2Sr- TiO در شرایط تابش 6 ساعته در محیط Ar تغییراتی روی غلظت 2N و 2H ایجاد نکرده است و نسبت 2H2/N حدود 64/0 محاسبه شده است و بنظر می رسد آه در مقایسه با آاتالیست 2Pt -TiO دارای بازدهی بسیارآمی بوده
. [ Junichi,2007]است
در یک تحقیق دیگر Lori و همکارانش میزان حذف نیتروژن در محلول آمونیاک با آاتالیست 2Pt – TiO بر پایه اآرلیک را بررسی نموده اند. نتایج آنها نشان داده آه وجود پایه اآریلیک در آاتالیست 2TiO جذب آمونیاک را بیشتر می آند و نتایج حاصل از تغییرات وزنی Pt بر روی سطح 2 TiO از 4/0 تا 1/5 درصد نشان داده آه در راآتورهایی شامل 2/3 درصد وزنی Pt مطلوب ترین میزان جداسازی ترآیب آمونیاک و حذف 2N حاصل شده است. نتایج بدست آمده همچنین نشان داده است آه میزان حذف
نیتروژن در محفظه شامل 1.7 لیتر محلول NH3-N (درمدت 72 ساعت) به حدود 28.3 درصد می رسد و غلظت بهینه Pt برای اآسیداسیون
آمونیاک در غلظت آمتر از 0.5% بدست آمده است و این در حالی است آه در آزمایش دیگر، بدون استفاده از منبع نور( در مدت 72 ساعت) میزان حذف آمونیاک به 19 درصد می رسد[ Lori, 2008]. آنها همچنین احیاء Pt رسوب شده با اسید فسفاتنگستن ، سنتیکواآنش و تاثیرات اآسیداسیون Pt بر روی فعالیت آاتالیست را مورد بررسی قرار داده اند . مکانیزم واآنش های مربوط به تجزیه آمونیاک بدین صورت گزارش آرده اندآه حفره های تولیدی از 2 TiOبا جذب آردن مولکول های آب، رادیکال هیدروآسل •OH را تولید می آند(معادله2- 6) :

قیمت 25 هزار تومان

خرید فایل pdf به همراه فایلword

قیمت:35هزار تومان