افشین پشابادی

Urea-assisted water electrolysis in an alkaline environment effectively treats urine-rich wastewater and prevents the release of ammonia gas and nitrate pollution into groundwater and drinking water; these contaminants typically result from the discharge of untreated urea into rivers and lakes. On the other hand, Urea-assisted water electrolysis is an efficient method for electrochemically producing hydrogen from water, while simultaneously cleans urea-polluted water. During this process, urea is oxidized at the anode to produce N? and CO?, while pure hydrogen is produced at the cathode and can be easily collected as a valuable green fuel. Compared to conventional water splitting, this method requires 70% less thermodynamic energy to produce H?. Expanding this technology to industrial applications, such as treatment of wastewater plants and farms, could prevent health problems and costs associated with toxic gas emissions, and contribute to the emerging hydrogen economy. In this thesis, two nickel-based bifunctional catalysts were synthesized, and their feasibility for use in the urea oxidation reaction (UOR) and hydrogen evolution reaction (HER) was investigated due to their superior electrocatalytic performance. In Chapter 1, an introduction to Urea-assisted water electrolysis and its importance is provided. In Chapter 2, a cerium-nickel bimetallic metal-organic framework (NiCe-MOF) was synthesized on nickel foam (NF) via a solvothermal method to enhance its conductivity and electrochemical properties. The prepared nanocomposite was characterized using various techniques, including X-ray diffraction (XRD), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and Field emission scanning electron microscope (FESEM). The structure of NiCe-MOF/NF was thereby determined. The electrocatalytic performance of the modified electrode toward UOR in an alkaline solution containing 0.5 M urea was evaluated using cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and other electrochemical methods. Compared to stepwise-modified electrodes, the urea oxidation current on NiCe-MOF/NF was substantially increased and exhibited high stability after 200 potential cycles between 0.0 and +0.8 V. Furthermore, chronopotentiometry (CP) performed at a constant current density of 20 mA cm?² showed a very small potential drop for NiCe-MOF/NF over 20 h, confirming its excellent stability. On the other hand, linear sweep voltammetry (LSV) studies showed excellent electrocatalytic performance towards HER (in KOH, 1 M), with an overpotential of 145 mV at a current density of 10 mA cm?². Furthermore, CP stability tests demonstrated good stability of the proposed catalyst during 20 h of HER operation. The fabricated two-electrode cell, consisting of (-)NiCe-MOF/NF?NiCe-MOF/NF(+), required only 2.22 V to reach a current density of 100 mA cm?² and exhibited excellent stability, with just a slight voltage drop after 20 h of Urea-assisted water electrolysis. The superior electrochemical performance toward urea oxidation and hydrogen evolution was attributed to the effective synergy between nickel and cerium within the MOF structure. In Chapter 3, a chalcogenide was employed in the preparation of an efficient bifunctional electrocatalyst for H2

تغییرات جاری جهانی به‌سوی الگوهای انرژی پایدار، تمرکز بر فناوری‌های الکتروشیمیایی شکافت آب را به‌عنوان مسیری کلیدی برای تولید «هیدروژن سبز» شدت بخشیده است. این روش پیشرفته نقشی اساسی در پاسخ به ضرورت جهانی جایگزینی سامانه‌های انرژی مبتنی بر سوخت‌های فسیلی و کاهش چشمگیر انتشار CO? ایفا می‌کند. با تحول چشم‌انداز انرژی به سمت گزینه‌های پاک‌تر و پایدارتر، الکترولیز آب به‌دلیل مقیاس‌پذیری و مزایای زیست‌محیطی خود، به‌عنوان یکی از راهبردی‌ترین گزینه‌ها برای تولید هیدروژن مطرح شده است.   فصل اول به بررسی جامع اصول بنیادین حاکم بر الکترولیز آب می‌پردازد و فرآیندهای الکتروشیمیایی اساسی مسئول تجزیه مولکول‌های آب را مورد واکاوی قرار می‌دهد. افزون بر این، تحلیلی جامع از کارآمدترین کاتالیست‌ها ارائه می‌دهد، با تاکید بر آن دسته که عملکرد چشمگیری در بهبود بازدهی الکترولیز، دوام و پایداری عملیاتی از خود نشان داده‌اند. هدف این فصل، ایجاد پایه‌ای مستحکم برای درک عمیق‌تر ماهیت پیچیده شکافت الکتروشیمیایی آب است و بر نقش انکارناپذیر کاتالیست‌ها در بهینه‌سازی کل این فرآیند تاکید دارد؛ به‌گونه‌ای که در راستای هدف کلان دستیابی به آینده‌ای با انرژی کربن-خنثی گام برمی‌دارد در فصل دوم، چارچوب زیولیتیک ایمیدازولاته-?? (ZIF-67) به‌عنوان پیش‌ماده‌ای برای سنتز Co?S? از طریق یک روش ساده سولفیداسیون مورد استفاده قرار گرفت. نانوساختارهای حاصل Co?S? به‌طور موثری بر سطح نانوفلاورهای NiTe? با علامت NiTe? NFs@Co?S?/NC نانومُرکب تثبیت شدند و کارایی کاتالیستی آن‌ها در واکنش تکامل هیدروژن (HER)، واکنش تکامل اکسیژن (OER) و شکافت کامل آب به‌طور گسترده مورد بررسی قرار گرفت. نانومُرکب NiTe? NFs@Co?S?/NC سنتز شده عملکرد الکتروکاتالیستی چشمگیری نشان داد و در جریان ?? میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع در الکترولیت   یک مولار KOH، اورپتانسیل‌هایی به میزان تنها ??? میلی‌ولت برای HER و ??? میلی‌ولت برای OER ارائه کرد. الکترولیزر قلیایی یکپارچه که حاوی NiTe? NFs@Co?S?/NC بود، در جریان ?? میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع ولتاژ سلولی پایینی معادل ???? ولت نشان داد، که فرآیند شکافت آب را به‌طور قابل‌توجهی بهبود بخشید و پایداری قوی آن را برای ?? ساعت حفظ کرد. این فعالیت استثنایی الکتروکاتالیستی به انتقال موثر الکترون‌ها از طریق چارچوب نانوفلاورهای NiTe?، وجود تعداد زیاد سایت‌های فعال قابل دسترسی در Co?S? و تعاملات هم‌افزایانه بین اجزای نانومُرکب نسبت داده می‌شود. نتایج این فصل نه‌تنها پتانسیل نانومُرکب NiTe? NFs@Co?S?/NC را برای کاربردهای شکافت موثر آب برجسته می‌کند، بلکه رویکردی امیدبخش برای توسعه کاتالیست‌های موثر مبتنی بر فلزات غیرگران‌بها برای تبدیل و ذخیره انرژی ارائه می‌دهد و به پیشرفت فناوری‌های انرژی پایدار و مقیاس‌پذیر کمک می‌کند فصل سوم

در پایان نامه حاضر، امکان استفاده از نانومواد مختلف در ساخت حسگرهای ایمنی موثر برای تشخیص سریع سرطان پروستات و به دنبال آن ساخت دستگاه های مربوطه بررسی شده است. در فصل 1، ما عمدتاً بر روی اطلاعات نظری در مورد حسگرهای زیستی الکتروشیمیایی و حسگرهای ایمنی مبتنی بر نانوذرات و نانوکامپوزیت ها تمرکز کردیم. در فصل 2، ساخت یک ایمونوسنسور حساس بدون برچسب برای تشخیص آنتی ژن خاص پروستات (PSA) بر اساس نانوذرات طلا و ساختارهای چندوجهی دو فلزی مبتنی بر کبالت با استفاده از روش ولتامتری پالس تفاضلی و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی گزارش شده است.    در فصل 3، ما یک ایمونوسنسور الکتروشیمیایی جدید برای تشخیص کمی آنتی ژن خاص پروستات با استفاده از اندازه گیری آمپرومتری و   ولتامتری موج مربعی معرفی کردیم. نتایج درباره قابلیت استفاده از نانوذرات طلا و ساختارهای چندوجهی دو فلزی مبتنی بر کبالت بعنوان اصلاح کننده و نانوکامپوزیت پوسته -هسته نانو سیم نقره@ZIF-67   بعنوان برچسب در ایمونوسنسور گزارش شده است.

   وجود فلزات سنگین[1] در آب های آشامیدنی اثرات مضر و مخربی بر سلامت انسان دارد. آهن یکی از یون های فلزی است که مقدار آن در کیفیت آب تاثیر میگذارد. سازمان بهداشت جهانی[2]، مقدار مجاز آهن در آب های آشامیدنی راmg/L   3/0 اعلام کرده است. اگر غلظت آهن بیشتر شود، طعم نامطبوعی به آب داده و همچنین غلظت های بیشتر، نشان دهنده وجود پساب های صنعتی و دور ریز کارخانه جات میباشد. در قسمت اول این کار تحقیقاتی از روش ساده و گزینش پذیر، رنگ سنجی برای اندازه‌گیری یون‌های آهن(II) و آهن(III) استفاده شد. در کار اول به منظور تشخیص آهن(II) در نمونه‌ های آب مناطق مختلف از حسگر رنگ سنجی کاغذی و مبتنی بر نانوسلولز و فنانترولین هم چنین حسگر رنگ سنجی در بستر شیشه ای، استفاده شد. تصاویر ثبت شده از نمونه‌ ها   با نرم افزار Image Analysis مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت تا شاخص رنگ قرمز (R)، سبز (G) و آبی (B) به دست آمد. منحنی کالیبراسیون در محدوده غلظتی،   M3-10×0/1 - 5-10×0/1 با حد تشخیص،   M6-10×75/8 خطی بود. انحراف استاندارد نسبی این روش برای هر چهار نمونه، کمتر از 2% و خطای نسبی، کمتر از 20% بود. در کار دوم، برای تشخیص آهن(III) در ساخت حسگر رنگ سنجی، از نقاط کربنی برای کاهش آهن(III) به آهن(II) و تشکیل کمپلکس قرمز استفاده شد. منحنی رسم شده در محدوده غلظتی،   M3-10×0/1- 5-10×0/1 و حد تشخیص، M6-10×5/6 خطی بود. انحراف استاندارد نسبی کمتر از %5/1 و خطای نسبی برای آب محله معلم، % 1/9 ، رودخانه های چم بشیر و طاق بستان ، % 4/21 ، % 7/7 بود. هم چنین برای اندازه‌گیری مقدار آهن موجود در نمونه های سنگ از روش پیشنهادی استفاده شد. درصد آهن در نمونه اول، %11/0 و در نمونه دوم، %44/0 بود. خطای نسبی برای نمونه اول، 25% و برای نمونه دوم % 3/3 بود. امروزه یکی از متداول ترین روش های نگهداری از مواد غذایی خشک شده، استفاده از سولفیت می باشد. سولفیت علاوه بر نگهداری طولانی مدت، در حفظ رنگ مواد غذایی نیز موثر است. سازمان های بهداشت جهانی[3] و غذا و کشاورزی[4] مقدار مصرف روزانه قابل قبول سولفیت را برای بزرگسالان mg/Kg 7/0 وزن بدن و مقدار مجاز سولفیت در مواد غذایی حداکثر ppm10 تعیین کرده اند. در قسمت دوم این مطالعه، از تغییر رنگ مشاهده شده به علت کاهش آهن(III) به آهن(II) و تشکیل کمپلکس قرمز آهن(II) با فنانترولین برای شناسایی و اندازه گیری سولفیت استفاده شد. در کار اول از حسگر کاغذی به منظور شناسایی و اندازه‌گیری سولفیت، در نمونه‌های غذایی مانند آلو، زردآلو و کشمش استفاده شد. تصاویر ثبت شده از نمونه‌ ها   با نرم افزار Image   Analysis   مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت تا شاخص رنگ قرمز (R)، سبز (G) و آبی (B) به دست آمد. منحنی کالیبراسیون در محدوده های غلظتی   M4-10×0/1- 5-10×0/1 و M2-10×0/1- 4-10×0/3 خطی و حد تشخیص M 6-10×5/4 بود. انحراف استاندارد نسبی برای هر سه نمونه کمتر از %2 و خطای نسبی کمتر از %15 بدست آمد. در کار دوم، از حسگر کاغذی به منظور تشخیص رنگ سنجی سولفیت در فاز گازی (سولفور دی اکسید) استفاده شد. برای تشکیل گاز، از هیدورکلریک اسید استفاده و برای جلوگیری از خروج گاز از چسب نواری استفاده شد. بعد از 5 دقیقه تغییر رنگ مشاهده شد. منحنی کالیبراسیون در محدوده غلظتی   M1-10×0/1- 4-10×0/1 خطی و حد تشخیص   M 5-10×0/9 بود. درصد خطای نسبی برای نمونه ها کمتر از 10% بدست آمد.

  در سال های اخیر روش های الکتروشیمیایی با کمک الکترودهای اصلاح شده به عنوان روش های ساده، ارزان و دقیق با حساسیت بالا در اندازه گیری داروها بسیار رایج شده است. این پایان نامه توسعه، مشخصات الکتروشیمیایی، و مطالعات کاربردی تحلیلی دو حسگر ولتامتری توسعه یافته برای داروی پرمصرف ناپروکسن (NAP) را ارائه می دهد. در این پایان‌نامه، اصلاح‌کننده‌های الکترود کم‌هزینه توسعه‌یافته از ترکیبات فلزات واسطه دوپ‌شده با آنیون و کامپوزیت‌های آن‌ها با نانولوله‌های کربنی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. پایان نامه در سه فصل تنظیم شده است.

 چکیدهسدیم دیتیونیت (Na?S?O?)یک پودر کریستالی بسیار واکنش پذیر و سفید رنگ با بوی گوگردی است . و به طور گسترده به عنوان یک عامل کاهنده و سفید کننده قوی در بسیاری از موارد از جمله علوم بیولوژیکی، منسوجات، کاغذ سازی، صنایع غذایی استفاده می شود.دیتیونیت به طور کلی با استفاده از قدرت کاهنده قوی خود برای کاهش نمک های جیوه، سرب یا نقره، استخراج می شود.هدف از انجام این پژوهش اندازه گیری سدیم دیتیونیت در نمونه های آرد و نان با استفاده از نانوذرات نقره عامل دار شده با توت سیاه بود.روش این پژوهش از نظر بررسی متغیر از نوع آزمایشگاهی و تجربی و از نظر هدف از نوع کاربردی می باشد .نمونه های آرد و نان خریداری شده از نانوایی های سراسر شهر مورد بررسی قرار گرفت.گستره خطی و حدتشخیص به ترتیب ?/? الی?/? میلی گرم و?/?لیتر بر میلی گرم بود .ضریب همبستگی (R2=?/???) نزدیک به ? بود و خطایی اندازه گیری روش از ???کمتر می باشد.تعیین سختی آب ، برای آب قابل شرب از اهمیت حیاتی برخوردار است. وهمچنین برای آب های که در مصارف صنعتی استفاده میشوند. .آب سخت یک لایه کدر و نامطلوب روی مو، پارچه، و ظروف شیشه ای ایجاد میکند. سختی آب بطور کلی توسط یون های باریم، یون آهن، یون استرانسیم و یون روی و یون کلسیم و یون منیزنیم ایجاد میشود.به طور سنتی سختی کل به عنوان مجموع غلظت های یون کلسیم و یون منیزیم برحسب میلی گرم بر لیتر کلسیم کربنات (CaCO?) تعریف می شود.در این روش با توجه به رفتار غیر اختصاصی اما انتخابی نانوذرات نقره سنتز شده با این یون ها، با موفقیت برای تعیین سختی کل آب این همان رویدادی است که در تیتریمتری استاندارد رخ می دهد ،می توان از نانو ذرات نقره تهیه شده برای تعیین سختی کل آب استفاده کرد. تغییرات رنگ نانوذرات نقره در حضور نمونه های مختلف آب تایید شد نشانگر خوبی از سختی کل نمونه های آب است. این روش به صورت کمی و نیمه کمی برای تعیین سختی کل نمونه های آب استفاده شد.در ادامه ، PLS برای اولین بار برای تعیین مستقیم سختی کل نمونه های آب مورد استفاده قرار گرفت.سدیم هیدروژن کربنات یا سدیم بی کربنات با فرمول(NaHCO? )یکی از نمک های سدیم در ترکیب با کربنیک اسید است که تنها یک هیدروژن اسیدی این ترکیب با سدیم جایگزین شده‌است. این ترکیب، بی‌بو و بی‌طعم است که کمی دارای خاصیت بازی است و به صورت پودر سفید یا بلورین است و به آن جوش شیرین می‌گویند. بی‌کربنات جاذب رطوبت و بوگیر است. از سدیم هیدروژن کربنات برای متخلخل کردن خمیر نان نیز استفاده می شود.کلید واژه:سدیم دیتیونیت،سدیم بی کربنات،جوش شیرین،آرد،نان،نانوذرات نقره،نقاط کوانتومی،سختی آب،رنگ سنجی

چکیدهبا توجه به کاهش منابع آبی در سراسر دنیا، امروزهبررسی حذف انواع آلاینده­ها از آب­های سطحی و زیر زمینی بسیار مورد توجه است.بنابراین هدف از مطالعه حاضر، بررس جذب ماده رنگی متیلن­بلو از محلول آبی تهیه شدهدر آزمایشگاه با استفاده از زئولیت بهبود یافته با استفاده از منگنز بوده است.برای این منظور در ابتدا ماده پایه (زئولیت) با استفاده از تکنیک روسب گذاریشیمیایی سنتز و تکلیس شد. سپس در مرحله بعدی با استفاده از فرآیند دوپ کردن عنصرمنگنز در ساختار زئولیت سنتزی دوپ شد. ماده­های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای XRD، FTIR، TGA، BET، EDX، Maping و SEM مورد تحلیلو بررسی مورفولوژیکی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که ماده سنتزی به طور صحیح سنتزشده و همچنین ماده در مقیاس نانو بوده است. در مرحله بعدی در این مطالعه آزمایشاتجذب برای تعیین پارامترهای موثر بر راندمان جذب ماده رنگی مانند مقدار مادهنانوجاذب، pH، دما، زمان و غلظت اولیه ماده رنگی سنجش وبررسی شدند. نتایج نشان داد که بهترین عملکرد جذب در مقدار 45 میلی­گرم از مادهجاذب، pH برابر با 11، دمای برابر با 70 درجه­سانتی­گراد، زمان برابر با 12دقیقه و غلظت اولیه ماده رنگی برابر با 10-9   مولار اتفاق افتاده است.کلمات کلیدی: بهینه­سازی، سینتیک،نانوجاذب، زئولیت، منگنز، منیزیم، رنگ.    

حسگرهای   الکتروشیمیایی به دلیل مزایای بسیاری از جمله سادگی، هزینه کم، گزینش پذیری زیاد و حساسیت بالا مورد توجه هستند. از این رو، به ابزارهای قدرتمندی جهت اندازه­گیری نمونه­های مختلف از جمله مواد غذایی، محیط زیست، تشخیص بیماری، بررسی­های پزشکی و سیستم­های امنیتی تبدیل شده­اند. حسگرهای الکتروشیمیایی به حسگرهای آمپرومتری، پتانسیومتری و هدایت سنجی طبقه بندی می­شوند.تهی? مواد الکترودی جدید با رسانایی، پایداری و مساحت سطح بالا از اهمیت بالایی برخوردار است. در دو دهه اخیر، نانومواد به دلیل مزایای مختلفی از جمله خواص الکترونیکی، مکانیکی و کاتالیزوری به طور گسترده در ساخت حسگرهای الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار گرفته و الگوی توسعه حسگرها را به طور قابل توجهی تغییر داده­اند.    در فصل اول این بخش، معرفی مختصری از حسگر و انواع آن، تکنیک­های ولتامتری، الکترود اصلاح شده شیمیایی، مواد مورد استفاده برای اصلاح الکترود، بررسی آنالیت­های مورد مطالعه و پیشین? پژوهش­ها ارائه شده است.    در فصل دوم، یک حسگر ولتامتری حساس و انتخابی که بر اساس الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت اکسید زیرکونیوم?کربن متخلخل / اکسید گرافن احیا شده (rGO) برای تشخیص آسکوربیک اسید (AA) ارائه شده است. این نانوکامپوزیت با کربونیزاسیون یک چارچوب فلز-آلی (MOF) متصل به اکسید گرافن به دست آمد. روش­های مختلفی برای تعیین خصوصیات سطح استفاده شد. رفتار الکتروشیمیایی الکترود آماده شده برای تعیین AA به طور سیستماتیک با ولتامتری چرخه­ای (CV)، ولتامتری پالس تفاضلی (DPV) و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) مورد بررسی قرار گرفت. در مقایسه با الکترود کربن شیشه ای (GCE)، ZrO2-PCs/rGO/GCE فعالیت الکتروکاتالیستی بسیار بالاتری را در اکسیداسیون AA با افزایش جریان پیک و کاهش اورپتانسیل اکسیداسیون نشان داد. تحت شرایط بهینه، الکترود اصلاح شده پاسخ خطی به غلظت AA در محدوده3+10×8/9 - 1-10× 49/1 میکرومولار نشان داد و حد تشخیص روش2-10×2/5 میکرو مولار محاسبه شده (3S/N = ). حسگر الکتروشیمیایی دارای مزایای گزینش­پذیری بالا، تکثیر پذیری (379/0RSD %= )   و تکرار پذیری عالی (162/0 RSD %= ) و پایداری طولانی مدت بود. علاوه بر این، حسگر ZrO2-PCs/rGO/GCE برای اندازه­گیری AA در نمونه­های مختلف غذایی ودارویی با موفقیت بکار رفت. در فصل سوم، با روش کربونیزاسیون یک چارچوب فلز-آلی (MOF)، نانوکامپوزیت کربنی متخلخل حاوی اکسید زیرکونیوم (ZrO2-PCs) تهیه شد که برای تعیین همزمان آسکوربیک اسید (AA)، دوپامین (DA) و اوریک اسید (UA) پیشنهاد شد. مورفولوژی و ساختار ZrO2-PCs با روشهای مختلف شناسایی شد. علاوه بر این، الکترد اصلاح شده با نانوکامپوزیت توسط روشهای مختلف الکتروشیمیایی یعنی ولتامتری چرخه ای (CV)، ولتامتری پالس تفاضلی(DPV) و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) برای بررسی رفتار الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت. ZrO2-PCs/GCE گزینش پذیری بالا و فعالیت الکتروکاتالیستی عالی برای تمایز سه مولکول زیستی نشان داد. در شرایط بهینه، محدوده خطی گسترده ،3+10×6-100×1، 2+10×21/2-1-10×5، 10+2×71/10-1-2×5 میکرومولار به ترتیب نسبت به AA، DA و UA در مخلوط سه تایی مشاهده شد. الکترود اصلاح شده گزینش پذیری، تکرارپذیری ( UA71/4 DA, 22/2 AA, 0/2 =RSD %) و تکثیرپذیری ( UA37/1 DA, 48/4 AA, 59/2 =RSD%) خوب و پایداری طولانی مدت را نشان داد.علاوه بر این، ZrO2-PCs/GCE با موفقیت برای اندازه­گیری همزمان AA، DA و UA در نمونه­های حقیقی بکار رفت.   

در مطالعه دینامیک مولکولی (MD)، فرآیند اکسیداسیون ترکیبات مبتنی بر بنزیمیدازول و بنزوتیازول در دماهای اولیه مختلف توضیح داده شده است. فرآیند اکسیداسیون در سیستم های اتمی تعریف شده توسط دما، انرژی پتانسیل، انرژی پیوند، انرژی برهمکنش و تعداد محاسبه پیوند بین اتمی گزارش شده است. خروجی‌های MD دما و انرژی پتانسیل سیستم‌های تعریف‌شده را نشان می‌دهند که پس از 10 ns به نسبت محدود همگرا شده‌اند. برای شبیه‌سازی فرآیند تعادل در گروه NPT تحقیقاتی ما با استفاده از Nose-Hoover barostst اجرا شد. علاوه بر این، محاسبات ما نشان می دهد که فرآیند اکسیداسیون با حداکثر شدت پس از 10 ns رخ می دهد. همچنین نتایج MD نشان داد که افزایش دمای اولیه در فرآیند اکسیداسیون ترکیبات بنزیمیدازول و بنزوتیازول پارامتر مهمی است و با بزرگ شدن این پارامتر فیزیکی تا 375 کلوین، تعداد پیوندهای بین اتمی به 1175 پیوند افزایش می‌یابد که این تغییر پیوند نشان می‌دهد که فرآیند اکسیداسیون با شدت بیشتری رخ می‌دهد. .  

چکیده برای تصفیه پساب­های صنعتی، آب­های سطحی، آب­های زیرزمینی و آب آشامیدنی انواع نانو مواد کارآمد، سازگار با محیطزیست و مقرون به صرفه با ویژگی­های منحصر به فرد تولید شده است. در میان آلاینده­هایآلی، رنگ­ها به دلیل سمی بودن، آلاینده­های جدی در نظر گرفته می­شوند. فرآیندهای متداول تصفیه آب بسیار متنوع است و شاملتکنیک­های رنگ زدایی فیزیکی (مانند رسوب گذاری، فیلتراسیون، جذب و اسمز معکوس)،تکنیک­های رنگ زدایی شیمیایی (مانند خنثی سازی، بازیابی، اکسیداسیون شیمیایی و روش­هایتبادل یونی) و تکنیک­های بی رنگ سازی بیولوژیکی است. در میان انواع مختلف فوتوکاتالیستهای نیمه هادی، تنگستات­های فلزی توجه زیادیرا به خود جلب کرده ­است. در این پژوهشنانوکامپوزیت دوتایی کبالت تنگستات و اکسید گرافن کاهش یافته به روش هیدروترمال ساخته شدهاست. یکی از مشکلاتی که کاربرد این فوتوکاتالیست را محدود می­کند باز ترکیب سریعالکترون و حفره می­باشد. همچنین شکاف انرژی این فوتوکاتالیست درمحدوده نور مرییقرار ندارد. بنابراین در این پروژه بر آن شدیم تا با اصلاح نانو ذرات دوتاییفوتوکاتالیستی کارا با قابلیت کاربرد در نور مریی را تولید کنیم و اینفوتوکاتالیست را در تخریب آلاینده­های آلی به کار ببریم. برای بهبود فعالیت فوتوکاتالیستی کامپوزیت دوگانه کبالتتنگستات و اکسید گرافن کاهش یافته، نیکل هیدروکسید را به این فوتوکاتالیست اضافهکردیم. نتایج نشان داد که فوتوکاتالیست سه جزیی تولید شده در شرایطی که pH   محلول در حالت نرمال، غلظترنگ ppm 5   و   غلظتکاتالیست 2 گرم بر لیتر باشد، فعالیت مناسبی در تخریب آلاینده رنگی دایرکت رد16 (DR16) در مدت 60دقیقه دارد. فوتوکاتالیست تولید شده قابلیت بازیافت داشته و بدون کاهش چشمگیر درفعالیتفوتوکاتالیستی می­تواند مورد استفاده مجدد قرار گیرد. مقدار کاتالیست بازیافت شده پس از هر سیکل کاتالیستیاندازه گیری شده است. نتایج نشان می دهد که میزان کاهش وزن بعد از هر سیکل بسیارناچیز است. فوتوکاتالیست تولید شده با استفاده از روش­های FTIR، SEM، XRD، EDX، DRS، PL، TEM،XPS   مورد شناسایی قرار گرفت.   

  در گام اول از این مطالعه، حذف کربن، نیتروژن، فسفر (CNP) با نرخ بالا به صورت هم زمان از فاضلاب تولیدی نوشابه در بیوراکتور غشایی jet loop-air lift   مدل سازی و بهینه سازی شده است.  برایاین منظور، اثر چهار متغییر مستقل شامل: زمان ماند هیدرولیکی (HRT)(8-16 h)، نسبت حجم ناحیه بی هوازی به حجم کاری کل(0.04-0.12 ) ، سرعت هوا دهی (AFR) (3.5-5.5 l/min) و غلظت نیتروژن ورودی (150-300 mg/l) روی عملکرد فرایند بیولوژیکی بررسی شد. راندمانهای حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی(COD)، نیتروژن کل(TN)، و فسفر کل (TP)، به ترتیب 97، 63، 81 درصد   در شرایط بهینه (HRT: 14h, VAn/VT: 0.06, AFR: 5.5 l/min, influent nitrogen: 225 mg/l)به دست آمد.به عنوان نتیجه، در این مرحله می توان اشاره کرد که HRT و AFR اثر مثبت مستقیم روی حذف بیولوزیکی CNP دارند .در حالیکه   VAn/VT اثر منفی مستقیم داشت.هیچ اثر مستقیمی از غلظت نیتروژن ورودی روی COD و TP نیافت نشد اما اثر منفی مستقیم روی راندمان حذف TN نشان داد. در گام دوم، برای استفاده مجدد آب با کیفیت بالا از فاضلاب تولیدی نوشابه، بیوراکتور غشاییjet loop-air lift   با سیستم انتها بسته غشایی ترکیب شد. برای این منظور،   تصفیه تکمیلی خروجی راکتور در شرایط بهینه   با استفاده از غشای بهینه اولترافیلتراسیون اصلاح شده شده به وسیله بوهمیت-تانیک اسید-گرافن کوانتوم دات   ( BM-TA-GQD) به عنوان یک نانو ذره آب دوست انجام شد. غشاهای ماتریس مخلوط (MMM) اصلاح شده سبب بهبود در آبدوستی (   کاهش زاویه تماس از 44.58 به 71.35) و   خواص   ضد گرفتگی (مقاومت برگشت پذیر(Rr) (از 8.8 به 41.78 درصد) و نسبت بازگشت فلاکس   (FRR ) (از 44.58 به 71.35 درصد) ) در مقایسه با غشاء اصلاح نشده ، شدند. به عنوان نتیجه نهایی، ترکیبی از بیوراکتور jet loop-air lift و غشاء انتخاب شده (0.5% wt. of BM-TA-GQD) می تواند به عنوان یک روش موثر و کم هزینه برای استفاده مجدد آب با کیفیت بالا در نظر گرفته شود.