شماره راهنما :
2440 دكتري
عنوان :
استفاده از پوشش هاي اكسيد قلع تهيه شده به روش اكسيداسيون الكتروليتي پلاسمائي جهت حذف آلاينده هاي آلي آب به روش الكتروكاتاليستي
گرايش تحصيلي :
خواص فيزيكي و مكانيك مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سينزده، 128ص. :مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
تصفيه آب , اكسيداسيون پيشرفته , الكتروكاتاليست , اكسيد قلع دوپ شده , راديكال هيدروكسيل , اكسيداسيون الكتروليتي پلاسمايي
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/11/13
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد و متالورژي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/11/14
چكيده فارسي :
بسياري از آلاينده¬ها و تركيبات توليدي از خروجي صنايع به علت غلظت بالا و شرايط مختلف در برابر روش¬هاي سنتي تصفيه پساب مقاوم هستند و تخريب يا تجزيه نمي¬شوند. به همين علت است كه دستيابي به روش¬هاي تصفيه پساب¬ها¬ي صنعتي با راندمان بالا و مقرون به صرفه همراه با مصرف انرژي كم، امري ضروري و مهم در راستاي زندگي جوامع امروزي مي¬باشد. به همين منظور در اين رساله، از الكترودهاي غيرفعال SnO2 به منظور تخريب آلاينده¬هاي آلي فنول و متيلن بلو به روش اكسيداسيون الكتروكاتاليستي استفاده گرديد. الكترودهاي پايدار Ti/SnO2¬ دوپ شده با فلوئور و آنتيموان به روش اكسيداسيون الكتروليتي پلاسمايي به عنوان يك روش نوين كه بر مشكلات متعدد روش¬هاي متداول پوشش¬دهي، از جمله راندمان پايين الكتروشيميايي و طول عمر كوتاه كه كاربردهاي عملي را محدود مي¬سازد، توليد شدند. الكترود Ti/SnO2-Sb ساخته شده نسبت به الكترود Ti/SnO2-F داراي بالاترين ضريب زبري (50/903( و كمترين مقاومت دربرابر انتقال بار (.cm2 77/13) بود كه با نتايج اندازه كريستاليت كوچكتر (80/77 نانومتر( و ميانگين زبري سطح بيشتر (68/8 ميكرومتر( اين پوشش سازگار است. علاوه براين، الكترود Ti/SnO2-Sb پتانسيل رهايش اكسيژن بالاتري (VAg/AgCl 36/3) در مقايسه با الكترود Ti/SnO2-F (VAg/AgCl 98/2) و همچنين خواص آبگريزتري نسبت به دو الكترود ديگر نشان داد. الكترودهاي Ti/SnO2-Sb و Ti/SnO2-F به ترتيب طول عمرهاي تسريع شده 250 و 195 ساعت را ارائه دادند كه به طور قابل توجهي بالاتر از الكترودهاي مشابه تهيه شده با ساير روش¬هاي پوشش¬دهي مي¬باشند. نتايج اكسيداسيون الكتروكاتاليستي نشان داد كه تخريب فنول و حذف اكسيژن خواهي شيميايي الكترود Ti/SnO2-Sb در مدت 120 دقيقه تحت ولتاژ اعمالي 10 ولت به ترتيب 14/95 و 36/84 درصد است كه 26/1 و 30/1 برابر بيشتر از مقادير به دست آمده براي الكترودهاي Ti/SnO2-F مي¬باشد. همچنين الكترود Ti/SnO2-Sb تخريب 09/97 درصدي متيلن بلو را در شرايط مشابه نشان داد كه 20/2 برابر بيشتر از الكترود Ti/SnO2-F بود. نتايج آزمون¬هاي جاذب راديكالي نشان دادند كه گونه¬هاي واكنشي موثر در حذف الكتروكاتاليستي فنول و متيلن بلو، راديكال هيدروكسيل¬ها و آنيون راديكال سوپراكسيدها بوده اند. پوشش¬ها پس از 20 چرخه تخريب فنول و متيلن بلو، پايداري و دوام بسيار بالايي از خود نشان دادند كه بيانگر عملكرد و طول عمر عملياتي بسيار بالا در شرايط طولاني مدت و صنعتي است.
چكيده انگليسي :
Many pollutants and compounds generated from industrial effluents are resistant to traditional wastewater treatment methods due to their high concentration and varying conditions and therefore are not degraded or decomposed. For this reason, achieving industrial wastewater treatment methods that are highly efficient, cost-effective, and consume low energy is essential and important for modern societal living. In this study, inactive SnO2 electrodes were used for electro-catalytic oxidation to degrade organic pollutants phenol and methylene blue. Stable Ti/SnO2 electrodes doped with fluorine and antimony were produced by plasma electrolytic oxidation, a novel method addressing several issues of conventional coating techniques, such as low electrochemical efficiency and short lifespan, which limit their practical applications. The Ti/SnO2-Sb electrode showed the highest roughness factor (50.903) and lowest oxide resistance (13.77 Ω.cm²) compared to the Ti/SnO2-F electrode, consistent with the smaller crystallite size (77.80 nm) and greater average surface roughness (8.68 µm) of this coating. Additionally, the Ti/SnO2-Sb electrode exhibited a higher oxygen evolution potential (3.36 V vs. Ag/AgCl) than the Ti/SnO2-F electrode (2.98 V vs. Ag/AgCl), along with greater hydrophobic properties. The Ti/SnO2-Sb and Ti/SnO2-F electrodes demonstrated accelerated lifetimes of 250 and 195 hours, respectively, significantly higher than similar electrodes prepared by other coating technologies. Electro-catalytic oxidation results showed that phenol degradation and COD removal by Ti/SnO2-Sb electrode under an applied voltage of 10 V for 120 minutes were 95.14% and 84.36%, respectively, which are 1.26 and 1.30 times higher than those obtained with Ti/SnO2-F electrodes. The Ti/SnO2-Sb electrode also achieved 97.09% methylene blue degradation under the same conditions, 2.20 times greater than the Ti/SnO2-F electrode. Radical scavenging tests indicated that hydroxyl radicals and superoxide anion radicals were the main reactive species responsible for electro-catalytic degradation of phenol and methylene blue. After 20 degradation cycles, the coatings exhibited very high stability and durability, demonstrating their excellent performance and long operational life under long-term and industrial conditions.
استاد راهنما :
كيوان رئيسي
استاد داور :
فتح اله كريم زاده , عبدالمجيد اسلامي , محمد ژياني