خلاصه اختراع

ساليانه در جهان انواع گوناگوني از رنگ هاي آلي به پساب هاي حاصل از كارخانجات رنگرزي وارد مي شود. وجود مواد سمي در پساب هاي صنعتي، صدمات جبران ناپذيري به محيط زيست آبي تحميل مي نمايد. بنابراين تصفيه پساب هاي صنعتي حايز اهميت فراوان مي باشد. روش هاي تصفيه ي قديمي اكثرا آلاينده ها را از فازي به فاز ديگر منتقل مي كند ولي قادر به تخريب آن ها نيستند. اخيرا فرايند فتوكاتاليزوري به عنوان يك روش سبز در تصفيه آب از آلاينده‌هاي آلي و معدني بسيار مورد توجه قرار گرفته است. در فرايند فتوكاتاليزوري گونه هاي فعال داراي خاصيت اكسيدكنندگي مانند راديكال هيدروكسيل (OH) و اكسيژن آنيون راديكال (O2-) توسط نيمه هادي ها توليد مي گردند. در اين اختراع، نانو ميله هاي نيمه هادي اكسيد روي پس از بهينه نمودن پارامترهاي pH، دما و زمان رفلاكس و فرايند بازپخت به شيوه هم رسوبي سنتز گرديد. نانو ميله هاي حاصله با قطر متوسط nm 90 داراي ساختار كريستالي ورتزيت هگزاگونال مي باشند. از مزاياي اين روش مي توان به پايين بودن دماي واكنش و آساني روش تهيه آن اشاره نمود.

حوزه کاربرد (زمینه فنی)

صنایع پلاستیک، سرامیک، صنایع نساجی و رنگرزی، فرایندهای حسگری گاز، آب و فاضلاب، فرایندهای تصفیه پساب ها.

مشکل فنی موجود و هدف از این اختراع:

استفاده از روش های سنتزی ارزان قیمت، یکی از مسایلی است که به میزان زیادی در واحدهای تولیدی مورد توجه قرار می گیرد. از طرف دیگر میزان خلوص ماده سنتز شده پارامتر مهمی در فرایندهای سنتزی است. در این اختراع ما توانستیم نانو میله های اکسید روی را با استفاده از روش ساده و ارزان قیمت هم رسوبی تولید کنیم. از مزایای این روش پایین بودن درجه حرارت و pH خنثی محلول است. افزایش pH منجر به افزایش قطر نانومیله می شود. اخیرا سنتز نانومیله های اکسید روی با قطر میله های کمتر بسیار مورد توجه می باشد. در این روش سنتزی ما توانستیم با بهینه نمودن پارامترهایی نظیر دما و زمان واکنش، pH محلول، غلظت مواد اولیه و دما و زمان بازپخت، نانومیله های اکسید روی با قطر متوسط nm 90 و ساختار کریستالی ورتزیت را به صورت خالص تهیه نماییم. خلوص بالای ترکیب سنتزی مذکور توسط الگوی پراش اشعه ایکس ثابت شده است. از کاربردهای مهم اکسید روی که در حال حاضر مورد توجه پژوهشگران زیادی قرار گرفته است، به عنوان فتوکاتالیزوردر فرایندهای فتوکاتالیزری در تصفیه پساب ها می باشد. سالیانه در جهان انواع گوناگونی از رنگ های آلی به پساب های حاصل از کارخانجات رنگرزی وارد می شود. صنایع رنگرزی که یکی از مصرف کنندگان آب به شمار می روند، دارای مقدار قابل توجهی پساب هستند و این پساب ها حاوی مقادیر قابل توجهی از آلاینده های رنگی می باشند. وجود مواد سمی در پساب های صنعتی، صدمات جبران ناپذیری به محیط زیست آبی تحمیل می نماید. بنابراین تصفیه پساب های صنعتی حایز اهمیت فراوان می باشد. روش های تصفیه ی قدیمی اکثرا آلاینده ها را از فازی به فاز دیگر منتقل می کند ولی قادر به تخریب آن ها نیستند . اخیرا فرایند فتوکاتالیزوری به عنوان یک روش سبز در تصفیه آب از آلاینده‌های آلی و معدنی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. ZnO ، یک نیمه هادی با باند گپ وسیع eV 2/3 می‌باشد. این نیمه رسانا دارای ساختار پایدار ورتزیت است. در میان تمام نانوساختارهای یک بعدی، ZnO به علت تحرک بالای الکترون های رسانش و نیز پایداری شیمیایی و گرمایی بالا بسیار مورد توجه تحقیقات قرار گرفته است. در تحقیق حاضر نانو میله های اکسید روی پس از بهینه کردن پارامترهای pH، دما و زمان رفلاکس و فرآیند باز پخت، به شیوه هم رسوبی سنتز گردید. این ترکیب در ساخت مواد فراوانی در صنعت مانند پلاستیک، سرامیک، شیشه، سیمان، لاستیک (تایر اتومبیل)، نرم کننده، رنگها، مومها، چسب، غذاها، باتری و… استفاده می‌شود. پودر اکسید روی کاربردهای فراوانی دارد. کاربرد آن در علم مواد شامل ضریب شکست بالا، رسانایی حرارتی بالا، آنتی بیوتیک و مواد محافظ اشعه UV می‌باشد. اکسید روی در موادی مثل پلاستیک، سرامیک، شیشه، چوب، سیمان، رنگ، گریس، پماد، چسب، رنگ دانه، باتری، مدار به کار رفته در اطفاع حریق و بسیاری موارد دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. مصارف زیاد اکسید روی مربوط به عایق بودن آن درمقابل جریان الکتریسیته و هدایت ظرفیت حرارتی زیاد، خاصیت چسبندگی خوب، قدرت پوشش عالی، مقاومت کافی در مقابل پرتوهای ماورای بنفش، داشتن ثابت دی الکتریک متوسط و ضریب شکست بالای آن است. به عنوان نمونه کاربردهای فراوانی در ساخت قطعاتی مانند گسیلنده های نوری فرابنفش، مبدل های پیزوالکتریک، حسگرهای گازی، پنجره های هوشمند، سلول های خورشیدی، دارد.

ارایه راه حل برای مشکل فنی موجود همراه با شرح دقیق و کافی و یکپارچه اختراع

سالیانه در جهان انواع گوناگونی از رنگ های آلی به پساب های حاصل از کارخانجات رنگرزی وارد می شود. صنایع رنگرزی که یکی از مصرف کنندگان آب به شمار می روند، دارای مقدار قابل توجهی پساب هستند و این پساب ها حاوی مقادیر قابل توجهی از آلاینده های رنگی می باشند. وجود مواد سمی در پساب های صنعتی، صدمات جبران ناپذیری به محیط زیست آبی تحمیل می نماید. بنابراین تصفیه پساب های صنعتی حایز اهمیت فراوان می باشد. ZnO، یک نیمه هادی با باند گپ وسیع eV 2/3 می‌باشد. این نیمه رسانا دارای ساختار پایدار ورتزیت است . در میان تمام نانوساختارهای یک بعدی، ZnO به علت تحرک بالای الکترون های رسانش و نیز پایداری شیمیایی و گرمایی بالا بسیار مورد توجه تحقیقات قرار گرفته است . فعالیت فتوکاتالیزوری، الکتریکی، اپتوالکترونیکی و فرآیند های فتوشیمیایی ZnO بسیار مورد بررسی قرار گرفته است. به واسطه وجود ویژگی های نام برده ترکیب مذکور به نحو مطلوبی در ناحیه فرابنفش دارای فعالیت فتوکاتالیزوری است. نمونه ساخته شده با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی (SEM) آنالیز شد که نتایج در ضمیمه آورده شده است. در شکل 1 ضمیمه الگوی پراش اشعه ایکس ZnO سنتز شده تحت شرایط بهینه آورده شده است. پیک های موجود در 52/56، 48/47، 2/36، 36/34، 72/31 درجه، تشکیل ZnO با ساختار ورتزیت هگزاگونال را تایید می کنند که با کارت استاندارد 1451-36 JCPPS تطابقت دارد. پیک مربوط به ناخالصی در الگوی پراش اشعه ی ایکس ZnO سنتز شده مشاهده نمی شود که دلالت بر خلوص بالای نانوذرات ZnO سنتز شده پس از فرآیند باز پخت دارد. در این اختراع نانو میله های اکسید روی پس از بهینه نمودن پارامترهای pH، دما و زمان رفلاکس و فرایند بازپخت به شیوه هم رسوبی سنتز کردیم. همان گونه که در شکل E-2 ضمیمه مشاهده می گردد، با اعمال کلیه شرایط بهینه، نانومیله های اکسید روی با مساحت سطح بالا و قطر متوسط 90 نانومتر دارای ساختار کریستالی ورتزیت هگزاگونال، سنتز شد.