بررسی حذف فوتوکاتالیتیک بخار تولوئن از هوا در بستر جذبی-فوتوکاتالیتیکی

کیفیت هوا در محیط های داخلی  یکی از موضوعات مهم در حوزه سلامت می باشد که در چند سال اخیر و با تغییر در الگو های زندگی مورد توجه قرار گرفته است. تولوین یکی از ترکیبات آلی با کاربرد گسترده صنعتی می باشد. این ترکیب ها به دلیل فشار بخار بالایی که دارند از پتانسیل انتشار و ایجاد مواجهه تنفسی در فرآیندهای ساخت و حتی در هنگام استفاده از محصولات که در ساخت آنها استفاده شده اند برخوردار هستند. با توجه به اثرات بهداشتی ترکیبات آلی فرار، کنترل آنها پیش از تخلیه به محیط زیست و همچنین ارایه روش هایی برای کنترل آنها در محیط های داخلی ضروری به نظر می رسد. فرآیند اکسیداسیون فوتوکاتالیتیکی ترکیبات آلی فرار یکی از روش های موثر و همسو با محیط زیست در زمینه حذف ترکیبات آلی فرار محسوب می شود. مهم ترین محدودیت این روش، وابستگی حذف آلاینده به شیمی سطح و زمان ماند آلاینده بر سطح بستر می باشد. در این مطالعه به منظور بهبود افزایش زمان ماند و بهبود کارایی حذف، از مخلوطی از دی اکسید تیتانیوم و کربن فعال در ساخت بستر جذبی- فوتوکاتالیتیکی استفاده شد. این مطالعه با هدف بررسی کارایی حذف بخار تولوین در بستر جذبی-فوتوکاتالیتیکی انجام گردید.

در این پژوهش، از دی اکسید تیتانیوم و مخلوط دی اکسید تیتانیوم و کربن فعال پودری محلول در آب مقطر جهت ساخت بستر فوتوکاتالیتیکی و بستر جذبی- فوتوکاتالیتیکی استفاده شد. لایه نشانی بسترها به روش غوطه ور سازی بستر پشم شیشه انجام شد. بررسی توزیع سایزی ذرات و کیفیت لایه نشانی به روش میکروسکوپ الکترونی انجام گردید. کارایی اکسیداسیون فوتوکاتالیتیکی تولوین در دو رآکتور مجزا در حضور تابش فرابنفش مورد بررسی قرار گرفت. طراحی آزمون ها به منظور بررسی تاثیر غلظت اولیه تولوین و گذر حجمی جریان بر کارایی حذف فوتوکاتالیتیکی در سیستم های فوتوکاتالیتیکی و جذبی-فوتوکاتالیتیکی با استفاده از روش سطح پاسخ  (RSM)انجام شد.

نتایج نشان داد که راندمان حذف و ظرفیت حذف تولوین در بسترهای فوتوکاتالیتیکی و جذبی- فوتوکاتالیتیکی متاثر از گذر حجمی جریان و غلظت ورودی آلاینده به سیستم بود. در شرایط بهینه عملیاتی، راندمان حذف در بسترهای فوتوکاتالیتیکی و جذبی- فوتوکاتالیتیکی به ترتیب در بارگذاری 84/5 و 1/65 میلی گرم به ازای متر مکعب در ثانیه و زمان ماند 2 و8/5 ثانیه، 99/98% و 95/14 % به دست آمد و ظرفیت حذف نیز در نقاط بهینه عملیاتی در دو فوتوکاتالیست جذبی و غیر جذبی 5008/71 و 1204/85 میلی گرم به ازای هر متر مکعب در دقیقه بود.

بسترهای حذف فوتوکالیتیکی از کارایی خوبی در زمینه حذف ترکیبات آلی در محیط های داخلی، برخوردار هستند. تلفیق آنها با جاذب های سطحی منجر به توسعه بسترهای خودپالای جذبی-کاتالیتیکی می شود که ظرفیت حذف آلاینده را تا 5 برابر بسترهای کاتالیتیکی بهبود بخشیده و زمینه ساز کوچک سازی بستر کنترلی و  امکان استفاده از آنها را در سیستم های تصفیه هوای خانگی و صنعتی فراهم می نماید. افزایش کارایی حذف در بسترهای جذبی- فوتوکاتالیتیکی با افزایش هواگذر به دلیل کاسته شدن از ضخامت لایه مرزی و بهبود انتقال جرم از جریان هوا به سایت های جذبی و کاتالیتیکی می باشد.