کلروفیل گیاهان نوعی ضدعفونی کننده فوتوکاتالیست است. فوتوکاتالیز در مقایسه با فتوسنتز که در آن کلروفیل از تابش نور خورشید برای تبدیل آب و دی اکسید کربن به اکسیژن و گلوکز استفاده می‌کند. باعث ایجاد اکسیداسیون قوی برای تجزیه هر ماده آلی به دی اکسید کربن و آب در حضور فوتوکاتالیست، نور و آب می‌شود.
نحوه فرآیند فوتوکاتالیست با تابش نور UV
هنگامی که دی‌اکسید تیتانیوم ضدعفونی کننده فوتوکاتالیست با تابش اشعه ماوراء بنفش نور را از خورشید یا منبع نور روشن مانند لامپ UV و فلورسنت جذب می‌کند. جفت الکترون و حفره ایجاد می‌کند. الکترون باند ظرفیت دی اکسید تیتانیوم، زمانی که توسط نور روشن می شود واکنش نشان می دهد. انرژی اضافی این الکترون باعث افزایش الکترون به باند انتقال دی اکسید تیتانیوم می شود. بنابراین جفت الکترون منفی e- و سوراخ مثبت H + ایجاد می‌کند. این مرحله به عنوان حالت تحریک عکس نیمه هادی شناخته می‌شود.
اختلاف انرژی بین باند والانس و باند انتقال به عنوان Band Gap در ضدعفونی کننده فوتوکاتالیست شناخته شده است. حفره مثبت دی اکسید تیتانیوم، مولکول آب را از هم جدا کرده و گاز هیدروژن و رادیکال هیدروکسیل را تشکیل می‌دهد. الکترون منفی با تشکیل مولکول اکسیژن برای تشکیل آنیون سوپر اکسید واکنش نشان می‌دهد و این چرخه در صورت وجود نور ادامه می‌یابد.
تصفیه فاضلاب بهداشتی به روش فوتوکاتالیستی سازگار با محیط زیست
طی ۲۰ سال گذشته تحقیقات و توسعه‌ها در زمینه فتوکاتالیز بسیار چشمگیر بوده است. یکی از کاربردهای مهم فناوری ضدعفونی کننده فوتوکاتالیست، تخریب آلاینده‌های آلی در جریان آب و هوا است. به عنوان یکی از فرآیندهای به اصطلاح اکسیداسیون پیشرفته AOP در نظر گرفته می‌شود. جنبه‌های مهم مکانیکی و جنبشی و برخی از الزامات مربوط به فوتوکاتالیست‌های کارآمد در تصفیه آب در نظر گرفته می‌شود.
از آنجایی که هزینه‌های نسبتاً زیادی برای تولید نور از برق برای تصفیه آب استفاده می‌شود، یکی از مهمترین اشکالاتی است که به طور ویژه برای تجاری سازی سریع واحدهای تصفیه آب به روش فوتوکاتالیست وجود دارد، فوتون های خورشیدی در سال های بسیاری با موفقیت بسیار خوبی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. راکتورهای خورشیدی مختلفی برای تصفیه فاضلاب بهداشتی و تصفیه آب فوتوکاتالیستی مورد بررسی قرار گرفته‌اند که مقایسه عملکرد کلی آن‌ها دور از لطف نیست.
مزایای ضدعفونی کننده فوتوکاتالیست در تصفیه آب و فاضلاب
روند ضدعفونی کننده فوتوکاتالیست وقوع سه واقعیت را به همراه دارد:
- ضد آلودگی
- جلوگیری از رسوب‌گذاری
- ضد باکتری
این خصوصیات صرفاً نتیجه اکسیداسیون موادی هستند که با یک سطحی از ضدعفونی کننده فوتوکاتالیست مواجه می‌شوند. اگر آلاینده‌هایی مانند دی اکسید نیتروژن، دی اکسید گوگرد، مونواکسید کربن و ذرات ریز را داشته باشیم. می‌توانیم از واکنش ضد آلودگی با این ماده صحبت کنیم.
اگر اینها مواد دفع کننده سیاه کربن و رنگها هستند و اگر باکتری باشند، می توانیم درباره واکنش ضدعفونی کردن آب و خود تمیز شونده صحبت کنیم. برای قارچ ها و میکروارگانیسم ها، می توانیم از واکنش ضد باکتریایی صحبت کنیم. امروزه مجموعه‌ای طولانی از محصولات با استفاده از مفهوم فتوکاتالیز برای بهبود محیطی که در آن زندگی می‌کنیم، وجود دارند و در عین حال با نیازها و سبک دنیای مدرن سازگار هستند. ضدعفونی‌کننده فوتوکاتالیست در کاربردهای مختلف مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد، به همین دلیل بسیاری از شرکت ها در صنعت ساخت و ساز و تصفیه فاضلاب صنعتی از آن استفاده می‌کنند.
بدون شک فرایند فوتوکاتالیست، طی چند سال آینده نقش مهمی در فرآیندهای تصفیه فاضلاب پایدار خواهد داشت. بسیاری از محصولات وجود دارند که به طور بالقوه می‌توانند به صورت روزانه مورد استفاده قرار گیرند. این می‌تواند مزایای قابل توجهی برای بهبود هوای تنفسی ما داشته باشد.
استفاده از فرآیند فوتوکاتالیست TiO2 جهت حذف آلاینده‌های آلی
آلاینده‌های طبقه بندی شده به عنوان آلاینده های آلی مداوم، به دلیل پایداری در محیط زیست در معرض نگرانی شدید جامعه علمی قرار دارند. فرآیند ضدعفونی کننده فوتوکاتالیست TiO2، مبتنی بر یک پتانسیل عالی به عنوان یک فناوری تصفیه است. این فناوری کم هزینه، سازگار با محیط زیست و پایدار برای از بین بردن POPها در فاضلاب به نظر می‌رسد.
با این حال، این فناوری از برخی موانع فنی اصلی که مانع تجاری سازی آن می‌شوند، شامل:
- بهره‌برداری نا کافی از نور مرئی
- ظرفیت جذب کم برای آلاینده‌های آبگریز
- توزیع یکنواخت در سیستم تعلیق آبی، از مشکلات پس بازیابی ذرات TiO2، پس از تصفیه آب رنج می‌برد.
برای بهبود بازدهی فوتوکاتالیست TiO2، مطالعات بسیاری با هدف از بین‌بردن محدودیت‌های ذکر شده در بالا انجام می‌شود. عملکرد فرآیندهای مختلف ضدعفونی کننده فوتوکاتالیست TiO2 مبتنی بر تخریب POPs است. مکانیسم‌های اساسی خلاصه شده و مورد بحث قرار گرفته می‌گیرند.
این بررسی‌ها به طور قابل توجهی درک ما از روند تخریب فوتوکاتالیست POPها توسط ذرات مبتنی بر TiO2 را بهبود می‌بخشد. اطلاعات مفیدی را در اختیار دانشمندان و مهندسین قرار می‌دهد که در این زمینه فعالیت می‌کنند. گروه تصفیه فاضلاب اوژن یکی از گروه‌های فعال در تهیه، تولید و ارائه این محصول می‌باشد.
