تصفیه آب با سیستم نانوفوتوکاتالیستی دی‌اکسید تیتانیوم
فوتوکاتالیست دی‌اکسید تیتانیوم (TiO2) ساختار نانومتخلخل بسیار منظم دارد و یک فوتورآکتور پرکاربردی است که توسط محققان دانشگاه ویکتوریا ساخته شد. در این سیستم شدت تابش UVA به‌صورت یکنواخت همراه با لایه نازکی از آب و تصفیه آن در سراسر سطح فوتوکاتالیست توزیع می‌شود. فرآیند اکسیداسیون پیشرفته بر پایه فوتوکاتالیست ناهمگن (HPC)، یک تکنیک سازگار با محیط زیست برای تصفیه آلاینده‌های آلی و بیولوژیکی آب در سیستم‌های زیست محیطی است. عملکرد کلی کاتالیزوری فوتوکاتالیست‌ها معمولاً به جداسازی نور، جداسازی و انتقال حامل بار تولید شده توسط نور و واکنش پذیری سطح بستگی دارد.
تحقیقات متعددی در تلاش برای کشف مزایای HPC برای تصفیه آب وجود دارد، اما اجرای عملی آنها به دلایل مختلف (مانند راندمان پایین، طراحی پیچیده فوتورآکتور، هزینه عملیات و سنتز بالا، مسمومیت با فوتوکاتالیست) محدود شده است. جان بی هایدن (مخترع) توضیح می‌دهد که؛ «هدف این است که یک راکتور فوتوکاتالیستی با کمترین انرژی مصرفی، طراحی و ساخت ساده و آسان با کاربردهای بیشتر داشته باشیم.»
البته هنوز شکاف عظیمی بین کار تحقیقاتی امیدوارکننده و صنعتی شدن فناوری وجود دارد. اکثر رآکتورهای فوتوکاتالیستی از نانومواد پودری استفاده می‌کنند که دارای محدودیت‌های ذاتی هستند. در مقیاس آزمایشگاهی پس از اکسیداسیون فوتوکاتالیستی آلاینده، سانتریفیوژ کردن پودر نانومواد آسان است. با این حال، در مقیاس بزرگ که هزاران لیتر آب نیاز به تصفیه دارد، توزیع مقدار فوتوکاتالیست برپایه پودر نانومواد در آب و سپس اطمینان از فیلتر شدن تمام آن قبل از وارد کردن آب تصفیه شده در محیط، چالش برانگیز است.
راکتورهای فوتوکاتالیستی مبتنی بر دوغاب معمولاً انرژی بالایی نیاز دارند و مستعد رسوب کاتالیست هستند. در این تحقیقات از یک فوتوکاتالیست تثبیت شده استفاده شده‌است که مستقیماً روی یک بستر تیتانیوم رشد کرده و نیاز به اولترافیلتراسیون را از بین می‌برد و پایداری مکانیکی را برای فوتوکاتالیست فراهم می‌کند. لایه‌های نازک آب و تصفیه آب، فوتورآکتور را با اکسیژن اشباع نگه می‌دارند و در نتیجه نوترکیبی الکترون-حفره را کاهش می‌دهند.
با نگاهی به آینده، محققان امیدوارند که تولید این فوتوکاتالیست به پیشرفت فناوری‌های سازگار با محیط زیست برای کاربردهای تصفیه آب کمک بیشتری می‌کند. طراحی ساده و مقیاس پذیری فوتورآکتور به همراه لامپ‌های UVA بسیار پایدار، کم مصرف و با ماندگاری بالا، فناوری آماده برای دستیابی به هدف نهایی خود در کاربردهای صنعتی را فراهم می‌کند.
برای اطلاع بیشتر از نحوه کارکرد و یا ساخت این فوتوکاتالیست می‌توانید به این وبسایت مراجعه کنید.
