Nanotexnologiyalarining kamchiliklari

Nanotexnologiyalarining kamchiliklari
-
Simobli ul’trabinafsha lampalarining qo’llanilishi;
-
Har 7-8 oyda ul’trabinafsha lampalarni almashtirib turish;
-
Energiya sarfi soatiga 100-300 vt
Mutaxasislarning fikricha gaz razryad lampalarida simobni boshqa moddalar bilan almashtirish imkoniyati yo’q.Simob bug’lari o’ta zaharli . Ammo simob boshqa moddalar bilan almashtirilsa,nurlanish intensivligi keskin kamayadi.
Organik aralashmalardan suvni tozalashning fotokatalitik usuli
Suvda xuddi havodagi kabi organik aralashmalar TiO2 zarrasi sirtiga tushib,CO2 va H2O gacha oksidlanadi (5). Suv, vodorod oksid, H2O - vodorod (11,19%) va kislorod (88,81%)dan iborat eng sodda kimyoviy birikma. S. rangsiz, hidsiz suyuqlik (qalin qatlamda zangori rangli). Mol. m. 18,0160. Yerning geologik tuzilishi tarixi va unda xayotning paydo boʻlishi, fizik va kimyoviy muhit, iqlim va obxavoning shakllanishida S. Hozirgi kunda ko’rsatilganki TiO2 nurlantiriladigan suspenziyalarida bu jarayonga barcha organik birikmalar bo’ysunadi. Ammo organik molekulalarining suvga havoga nisbatan diffuziyasi sekinroq bo’lganligi uchun. Butun oksidlanishning xarakterli davri bir necha soatni tashkil etadi . Diffuziyanink suvdagi tipik koeffisenti 10-5 sm2/s tashkil qiladi. Bu normal sharoitda havodagiga nisbatan 4 marta kichik TiO2 suspenziyasidan oqar suvlarni tozalashda foydalanish texnologik jihatdan qulay emas. Chunki uni iste’molchiga etqazgunga qadar oqimdan TiO2 ni yo’qotish lozim.
TiO2 ni suv havzalarida va rezervual suvlarini tozalashda foydalanish perespektiv. (10). Xalq xo’jaligida foydalaniladigan pestisidlar suv havzalarida bir necha oy davomida parchalanadi. Zararsiz TiO2 ni kichik miqdorlarda suv havzalarida qo’shilsa, bir necha kunda sun’iy yorug’lik manbalarisiz suvni tozalash imkoki paydo bo’ladi. Chunki jarayon quyosh nuri ta’sirida kechadi.
Suv va havoni organik aralashmalardan tozalashda fotokatalitik usullardan biri TION fil’tirlar samarasidir. TION samarasi quyidagicha.
- Boshlang’ich fil’tr- havoni changdan tozalaydi.
- Elektrostatik fil’tr- zarrachalarni zaryadlaydi.
- Elektrostatik fil’trning davomchisi-zaryadlangan zarrachalarni cho’ktirib, havoni mexanik ifloslanishlardan tozalaydi.
- Fotokatalitik fil’tr-virus va bakteriyalarni parchalab havoni molekulyar organik moddalardan tozalaydi.Ularni karbonat angdrid gazi va suvgacha parchalaydi.
- Adsorbsiya kataletik fil’tr-havoni molekulyar birikmalardan tozalaydi.
Bu texnologiya havoni barcha ifloslanishlardan 99,99% gacha tozalaydi. Bu tadqiqotlar G.K.Boresko nomidagi kataliz instituda olib borilgan va patentlangan.
Yuqorida aytib o’tilgan fil’trlarning ishini alohida-alohida ko’ramiz:
Boshlang’ich fil’trda mexanik ravishda katta chang zarralari, uy hayvonlarining juni, parlar saqlanadi.
Bu fil’tr vositasida havo mexanik ravishda tozalaniladi va u har necha oyda almashtiriladi. Elektrostatik fil’tr – fil’trlashning ikkinchi bosqichi bo’lib zaryadlovchi seksiyaga ega u aktiv kimyoviy birikmalarni genirasiyalaydi.
Elektrostatik fil’trning zaryadlovchi seksiyasi plastinalardan iborat bo’lib ular orasida qalinligi 200 mkm li yupqa mayin simlar o’tqazilgan.Simlarga yuqori kuchlanish (10kV) beriladi.
Natijada bir jinsli bo’lmagan elektr maydon hosil bo’ladi va u havoni ionlashtiradi natijada elektrodga yaqin sohalarda erkin elektronlar va azot va kislorodning ionlashgan atomlari hosil bo’ladi. Natijadi elektr maydon ta’sirida ular kattaligi 1000 m3/soatda 1 mA bo’lgan tok hosil qiladi. Bundan tashqari ma’lum miqdorlarda azon (O3) va atomer kislarod hosil bo’ladi. Ular o’z navbatida kuchli oksidlovchilardir.Elektrofil’trning cho’ktiruvchi mexanizmi dielektirik materiallardan tuzilgan.Bu fil’trning qalinligi 1sm ga yaqin.Bu material turli diametrdagi (1100 mkm) uzunlikning to’qimasidan iborat.Fil’tr orqali o’tayotgan aerozol zarrachalari unda quyidagi mexanizmlarga asosan cho’kadi:
- Inersion harakat (katta zarrachalar ularga urilib, ularga yopichib qoladi);
- O’rtacha o’lchamdagi zarrachalar havo toki chizig’ida harakatlanib iplarga “urinma” bo’ylab yopishadi;
- Broun diffuziyasi (Xaotik harakat natijasida kichik zarrachalar havo oqimidan sakrab chiqib iplarga yopishadi).
Havo oqimida boshidan mavjud bo’lgan malekulyar birikmalar zaryadlovchi seksiyada hosil bo’lgan ozon va atomar kislarod cho’ktiruvchi seksiyadan o’tib, fotokatalitik fil’trga aerozol qo’shimchalari bilan o’tadi.
Fotokataletik fil’tr havoni zararli molekulyar birikmalar va noxush hidlardan tozalab , nanoo’lchamdagi titan dioksidi zarrachalarida fotokataliz natijasida qolgan mikroorganizmlarni parchalaydi.Fotokataletik fil’tr havo uchun shaffof metallardan tayyorlangan. Karkasdan iborat bo’lib, uning ichki sirtiga katalizator surilgan. Fil’tr markazida to’lqin uzunligi 320-400 nm li ultrabinafcha nurlar chiqaradigan simobsiz lampa joylashgan . Bu katalizatorda organik moddalarning CO2 va H2O gacha to’liq oksidlanish jarayoni kechadi.
- TION texnologiyasining asosiy jahatlari:
- TION texnologiyasi havoni barcha turdagi ifloslanishlardan tozalaydi:
- Fil’trda mikroorganizmlar to’planmaydi, balki virus va bakterialarning barchasi yo’qotiladi:
- TION ultrabinafsha nurlarini azon,atomer kislarod va boshqa zararli moddalar manbai emas.U havoni odamlar bor paytda ham sutka davomida ham tozalashi mumkin.
2.2 SnO2 nanoo’lchamdagi tugunlar fotokatalizator sifatida.
Nemis olimlari ichimlik suvini tozalashda fotokatalizatorlardan foydalanish usulini ishlab chiqdilar. Qimmat turtuvchi fil’trlar ishida azon yoki ultrabinafsha nurlanish talab etiladi.Titan dioksidini fotokatalizator sifatida ishlatish perspektiv hisoblansada, unga quyosh nurlanishi tarkibidagi ultrabinafsha nurlaridan ko’proq ultrabinafsha nurlanish talab etiladi. Olimlar oldida yanada kam xarj va effektiv katalizator yaratish mas’uliyati turibdi. Hozirgi kunda qo’rg’oshin oksidi asosida katalizatorlar olish ustida ishlar olib borilmoqda.
Qo’rg’oshin insoniyatga eramizdan avvalgi 4 asrdan buyon ma’lum . Qo’rg’oshin lotincha Stannum so’zidan olingan va Sn bilan belgilanadi. Lotin tili - hind-yevropa tillari oilasining italiy tillari guruhiga mansub; Italiyaning oʻrta qismidagi Latsiy viloyatida miloddan avvalgi 8-asrda yashagan lotin kabilasining tili. Lotin tilining asta-sekin Rim hududidan tashqariga tarqalishi va qad. Oddiy sharoitlarda qo’rg’oshin- plastik,tez eruvchi metall . U eng yengil metallar sirasiga kiradi.Qo’rg’oshinning asosiy minerali kassiterit (olov toshi) SnO2 bo’lib, 78,8% qo’rg’oshinni o’z ichiga oladi. Suvni tozalash uchun SnO2 fotokatalizatorlaridan foydalaniladi.Qo’rg’oshin dioksidi katta sohada amaliy ahamiyatga ega bo’lgan birikmadir, uning asosida shffof va elementar o’tkazuvchan plyonkalar, ga sensorlari, elektrodlar, katalizatorlar funksiyanal kampazitsion malumotlar tayyorlanadi SnO2 dan foydalanishning zamonaviy jihatlari ular asosida tayyorlangan nanokukunlar bilan bo’g’liq.
Yarimo’tkazgichli gaz sensorlarining ta’sir ularni atrof muhitdagi gazlarning sezgir qatlam elektr o’tkazuvchanligiga bo’g’liqligi bilan aniqlanadi. Sensor harqanaqa sezgir qatlam materiali bilan aniqlanadi:
- Kimyoviy tuzulishi va kristall strukturasi;
- Sensorning konstruksiyasi va materiali.
Ko’plab nanoo’lchamdagi materiallar detektor sifatida foydalanish mumkinligi o’rganilgan. SnO2 qo’rg’oshin dioksidi detektorlash uchun foydalanish mumkin bo’lgan yarim o’tkazgichli material hisoblanadi. U ko’pincha nanokristal plyonka, nanotrupka sifatida qo’llaniladi. SnO2 havo va suvni ifloslantiruvchi sabablarni aniqlashda ishlatiladi. Havoni ifloslantiruvchi CO, CO2 va toksik gazlar H2S shular jumlasidandir SnO2 SiO2 kompozitsion metallar bir vaqtning o’zida qo’rg’oshin va kvarsni kislorodli atmosferada purkash natijasida olingan.Bu usul yordamida
5-10nm chegarada joylashgan kristal plyonkalar olingan.
TiO2 va SnO2 nanoo’lchamdagi kukunlarning rolini ko’rib o’tib xulosa qilish mumkin, bu texnologiyalar yordamida havo va suvni barcha mikro organizmlar to’lig’icha bartaraf etiladi ularning kamchiligi:
-
Simobli ul’trabinafsha lampalarining qo’llanilishi;
-
Har 7-8 oyda ul’trabinafsha lampalarni almashtirib turish;
-
Energiya sarfi soatiga 100-300 vt
Bundan tashqari SnO2 SiO2 kompozitsion plyonkalarni kislorodli atmosferada bir vaqtning o’zida qo’rg’oshin va kvarsni purkash natijasida olish mumkin.
Shunday qilib fotokatalizator sifatida titan dioksidini qo’llash imkoniyati keng ammo bu uchun kuchli ultrabinafsha nurlar manbai talab etiladi.
Endi olimlar oldida arzon va effektiv katalizatorlar ishlab chiqarish muammosi turibdi.Yaqin kelajakda bu SnO2 bo’lishi mumkin.
2.3. Kapillyar effektlar va nanotrubkalarni to’ldirish.
Uglerodli nanotrubkalar kashf qilingandan keyin tadqiqotchilarni ularni turli moddalar bilan to’ldirish muammosi qiziqtira boshladi. Bu faqat ilmiy ahamiyatga ega bo’lib qolmasdan balki amaliy ahamiyatga ham egadir. Chunki nanotrubka o’tkazuvchan, yarim o’tkazuvchan va o’ta o’tkazuvchan material bilan to’ldirilsa, uni hozirgi zamon mikroelektronika elementlaridan eng kichkinasi sifatida qarash mumkin. Bu muammoga ilmiy qiziqish amaliy asoslangan bo’lishi va qanday minimal o’lchamlarda mikroskopik ob’ektlarga xos xususiyatlarni kapillyar hodisalar saqlay biladi degan savolga javob bera olishi lozim. Birinchi marta bu muammo maydon kuchlari ta’sirida nanotrubka ichiga HP molekulasining ichkariga tortilishi masalasida ko’rilgan. Bunda ko’rsatilganki, nanotrubkaning ichki sirtini ho’llovchi kapillyar hodisalar nanometr diametrli trubkalarga o’tganda ham o’z tabiatini saqlaydi .
Uglerodli nanotrubkalarda kapillyar hodisalar birinchi marta amaliyotda erigan (Pb)qo’rg’oshinning nanotrubka ichiga tortilish kapillyar effektida amalga oshirilgan. Bu tajribada nanotrubkalarning sintezi uchun mo’ljallangan elektr yoyi diametri 0,8 sm va uzunligi 15sm bo’lgan elektrodlar orasida 30 B kuchlanish va 180-200A tokda yoqilgan. Katod sirtida anod sirtidagi termik parchalanish natijasida hosil bo’lgan 3-4sm balandlikdagi material kameradan olinib, 5 soat davomida 8500S temperaturada karbonat angdrid (CO2)gazi oqimida ushlangan. Natijada namuna 10%ga yaqin massa yo’qotgan va namuna amorf grafit zarrachalaridan tozalanib, cho’kmadagi nanotrubkalar ochilishiga imkoniyat yaratilgan. Nanotrubkalar mavjud cho’kmaning markaziy qismi etanolga joylashtirilib ultratovush bilan ishlov berilgan.
Xloroforida dispergirlangan mahsulot elektron mikroskopda ko’rishda uglerodli lentaga surtilgan. Kuzatishlar ko’rsatadiki, ishlov berilmagan trubkalar strukturasi ravon, bosh qismlari to’g’ri shaklda va diametrlari 0,8-10nm.gacha. Oksidlanish natijasida 10% nanotrubkalarning qolpoqchalari buzilgan, cho’qqi yaqinidagi bir qism qatlamlari ko’chgan. Kuzatishlar uchun mo’ljallangan nanotrubkali namuna vakuumda eritilgan qo’rg’oshin (Pb) tomchilari bilan to’ldirilgan. Bunda nanotrubkalarning tashqi sirtida o’lchamlari 1 dan 15 nmgacha bo’lgan qo’rg’oshin (Pb) tomchilari kuzatilgan. Nanotrubkalar havoda 4000S tempuraturada (qo’rg’oshinning erish temperaturasidan yuqori) 30minut ichida yondirilgan.
Elektron mikroskop yordamida bajarilgan kuzatish natijalari ko’rsatadiki, yondirishdan so’ng nanotrubkalarning bir qismi qattiq material bilan to’ldirilgan bo’lib qoldi. Yuqori quvvatli elektron dasta bilan yondirilganda ham xuddi shunday effekt kuzatilgan.
Yetarlicha kuchli nurlanishda trubka yaqinidagi material erib nanotrubka ichiga kiradi. Nanotrubkalar ichida qo’rg’oshin (Pb) mavjudligi rentgen difraksiyasi va elektron spektroskopiya usullari yordamida aniqlangan. Eng yupqa qo’rg’oshin (Pb) o’tkazgich diametri 1,5nmni tashkil etgan. Kuzatishlar natijalariga asosan to’ldirilgan nanotrubkalar soni bir foizdan oshmaydi. Keyingi tadqiqotlar uglerodli nanotrubkalardagi kapillyarlar hodisalarni chuqur o’rganishga qaratilgan bo’lib, ulardagi effektlar nanotrubkalarni turli tabiatdagi materiallar bilan to’ldirilganda namoyon bo’ladi. Bu tadqiqotlar natijalari materiallarning sirt tarangligi bilan uning uglerod nanotrubkasining ichiga tortilish imkoniyati orasida bog’liqlik borligiga ishora qiladi. Bu natijalardan ba’zilari 1- jadvalda keltirilgan. Ko’rinib turibdi-ki nanotrubkalarning kapillyar xususiyatlari sirt tarangligi miqdori ancha kichik (200mHm-1) materiallardagina namoyon bo’ladi.
2.3.1- Jadval. Nanotrubkalarning ho’llash xususiyatlari ( temperatura erish nuqtasiga yaqin.)
Modda
|
Sirt taranglik, mN m-1
|
Kapillyarlik
|
HNO3
|
43
|
ha
|
S
|
61
|
ha
|
Cs
|
67
|
ha
|
Rb
|
77
|
ha
|
V2O3
|
80
|
ha
|
Se
|
97
|
ha
|
Qo’rgoshin oksidlari
|
(PbO ~ 132)
|
ha
|
Vismut oksidlari
|
(V2O3 ~ 200)
|
ha
|
Te
|
190
|
ha
|
Pb
|
470
|
yo’q
|
Hg
|
490
|
yo’q
|
Ga
|
710
|
yo’q
|
Nanotrubkalardagi kapilyar hodisalarga bag’ishlangan tajriba natijalarini analiz qilganda kislorodning rolini ham e’tiborga olish lozim-ki, uning mavjudligi ko’p hollarda bu natijalarga bevosita ta’sir ko’rsatadi. Masalan; vakuumda bajarilgan nanotrubkalarni vismut (Bi) va qo’rg’oshin (Pb) bilan to’ldirish tajribalari natijasiz tugadi. Analogik tajribalar havoda bajarilganda kapillyar effektlar qayd etildi. Bunday natijani yuqorida aytilgan kapillyar hodisalar va sirt taranglik kattaliklari orasidagi tasavvurlar bilan tushuntirish mumkin.
Eritilgan qo’rg’oshin (Pb) va vismut (Bi) oksidlarining sirt tarangliklari toza eritilgan metallarning qiymatidan ancha kattadir. Shu sababli kislorodning bo’lishi oksidlarning hosil bo’lishiga olib keladi va natijada kapillyar hodisalarning kechishiga hissa qo’shadi.
Sirt tarangligi 200mHm-1 dan katta bo’lgan materiallar uchun nanotrubkalar kapillyar xususiyatlarini namoyon etmasada, bu muammoni yechish yo’li topildi. Kichik sirt taranglikka ega va shu xususiyatiga asosan nanotrubka ichiga kira oluvchi erituvchilardan foydalaniladi. Erituvchi sifatida kontsentirlangan azot kislotasidan foydalaniladi. Uning sirt tarangligi nisbatan katta emas
Xulosa
II bobda nanotrubkalarning amaliy qo’llanishi masalalari ko’rib chiqilgan bo’lib unda asosiy e’tibor nanotrubkalar asosida kompyuterlar xotirasini ishlab chiqish nanotranzistorlar, nanodispleylar, nanobatareyalar, metaloeletronika va molekulyar elektronika elementlarini ishlab chiqish o’rganilgan va chuqur tahlil etilgan.
III Bob. Nanotexnologiyalar asosidagi katalizatorlar
3.1. Amorf metall nanozarrachalar asosidagi katalizatorlar.
Hozirgi kunda butun dunyoda ishlab chiqariladigan mahsulotlarning 60% i katalitik jarayonlar orqali amalga oshiriladi ko’pchilik hollarda aynan nanosutrukturada ega katalizatorlar ishlatiladi.
Platina guruhidagi Pt va Pd metallarning amorf nanozarrachalari asosidagi katalizatorlar yuqori effektivlikka ega. Bunday zarrachalar metallarni elektr dispertirlash metodi orqali olinadi.Bu metodning asosida ma’lum ahamiyatga ega metall nishonni lazer vositasida parchalab metallning suyuq zaryadlangan zarrachalarini nanometr o’lchamlarigacha etqazish yotadi. Bu usulda olinga n Pt va Pd amorf nanozarrachalar o’lchamlarining kichik chegaraviy dispersiyasiga ega bo’ladi. Natijalar ko’rsatadiki, bunday nanozarrachalar surtilgan namunalar yuqori kataletik aktivlikka egadir.
Lazer elektrodispersiyalash usuli A.F.Ioffe nomidagi FTI da ishlab chiqarilgab bo’lib monodispers metall nanosutrukturalarini olish uchun qo’llaniladi bunda metall nishon kuchli davriy impulsli lazer vositasida ta’sir ettiriladi.Bunda nishondan ajralgan mikrozarrachalar nostatsionar holatga o’tadi va nanoo’lchamli zarrachalarga bo’linadi. Metall suyuq tomchilarni bo’linishi lazer plazmasida suyuq tomchilarning zaryadlanish effektiga asoslangan. Ma’lumki tomchilar plazma temperaturasiga proporsional bo’lgan, potensialgacha zaryadlanadi va elektronlarning temperaturasi 20-30 eV bo’lganda tomchi zaryadi kiritik kattalikka etadi. Bu holda bu tomchilar beqaror bo’lib, bo’linishni boshlaydi. Bo’linayot zarrachalar o’lchamlari nanometrlarga etganda bo’linishi keskin to’xtaydi.
Tomchilarning stabillashuviga ular sirtidagi elektr maydonning oshishi sabab bo’ladi. Tomchilarning nanoelektrokimyoviy o’lchamlari faqatgina sirt taranglik kattaligiga va erigan metalning chiqish ishiga bo’g’liq bo’ladi. Bunday jarayon natijasida olingan nanometr o’lchamdagi tomchilar tez soviyda. Sovish tezligi taqriban 106 km/sek. Sovigan zarrachalar qattiq nanozarrachalarga aylanadi. Ahamiyatli jihati shundaki, tez sovish natijasida hosil bo’luvchi qattiq nanozarrachalar kristallanishga ulgurmaydi va amorf holatda bo’lib qoladi.
3.2. Nanouglerod metall oksidi asosidagi nanofotokatalizatorlar.
Toshkent yadro fizikasi institutida nanouglerod metall oksidi asosidagi nanofotokatalizatorlarning kolloid eritmalarini ishlab chiqish ilmiy tadqiqot ishlari olib borilmoqda. Quyoshning ultrabinafsha nurlanishi ta’sirida nanofoto-katalizatorlar kunduzigi paytda suv molekulalari ishtirokida OH-radikallarini hosil qiladi.
OH-radikallar organik birikmalar bilan o’zaro ta’sirlashadi. Toshkent yadro institutida olingan. Toshkent - Markaziy Osiyoning eng yirik qadimiy shaharlaridan biri - O‘zbekiston Respublikasining poytaxtidir. Oʻrta Osiyoning yirik sanoat-transport chorraxasi va madaniyat markazlaridan biri. Mamlakatning shimoli-sharqiy qismida, Tyanshan togʻlari etaklarida, 440–480 m teppalikda, Chirchiq daryosi vodiysida joylashgan. Natijalar ko’rsatadiki MeO va MeB larning rangsizlanishiga 15-60 minutga erishilgan.
Nonofotokatalizatorlarga asoslangan fotokataliz ifloslangan suvlarni tozalash usullardan biri hisoblanadi. Fotokatalizator atrof-muhit temperaturasiga ishlab biladi va havo, suvda turli kimyoviy va mikrobiologik ifloslantiruvchilarni destruksiyalaydi. Bular:organik metallar, organik kislotalar,bo’yoqlar moylar, mikroorganizimlar (viruslar va xlor rezistent organizmlar shu jumladan).Anorganik molekulalar azot oksidi NOx va simobni ham destruksiyalash mumkin.
Fotokatalizatolarning bir necha tipi mavjud bo’lib, ulardan eng keng tarqalgani titan dioksididir Oddiy katalizator TiO2 ga nisbatan nanozarrachalar kattaroq aktivlikka ega. Chunki ularning solishtirma sirti yirik zarrachalarga nisbatan kattaroq. Suvda erkin nanozarrachalarning ishtirokini bartaraf
etish uchun TiO2 ning nanozarrachalarini yupqa metall plyonka yoki boshqa metallarning sirtiga biriktiriladi.
Ammo malumki nanozarrachalar yashash vaqtini ularning aglomersiyasiga qadar sozlash mumkin.
Bu esa hosil bo’lgan yirik zarrachalarni suv yoki xavodan biror vaqtga olib tashlash imkoniyatini yaratadi. Bunday yo’l tutish kalloid nanofotokatalizatorlar vositasida suv tutish yoki xavoda gomogen taqsimlangan katalizatorlar effektivligini oshiradi. Metodning organik birikmalar va bakteriyalarning nanofotokatalizatorlar (NRS) yordamida destruksiyalashga asoslangan. Bu nanofotokatalizatorlar ultrabinafsha nurlanish natijasida suv malekulalarini ishtirokida ON radikallarini xosil qiladi. Bu radikallar organik moddalar va bakteriyalarni parchalaydi. Bu radikallar organik moddalar va bakteriyalarni parchalaydi. Fotokatalik reaksiyalar quyidagilar:
NRS hv -> NRS e-sb h vb (3.2.1)
h vb OH- (gidrooksid) -> OH (3.2.2)
h vb H2 O -> OH H (3.2.3)
(3.2.4)
(3.2.5)
Bu yerda hv- yoruglik energiya kvanti h vb – valent zona teshiklarei e-sb – o’tkazuvchanzonasi elektronlari ma’lumki suv va O2 ishtirokida hosil bo’luvchi aktiv O2 va radikallar oksidlanish- qaytarilish reaksiyalarida ishtirok etadi va orgnik molekulalar va bakteriyalar yo’qotadi.
Nonofotokatalizatorlarga quyidagi talablar qo’yiladi:
-ular xavfsiz bo’lishi;
-ularning suvdagi konsentrasiyasi chegaraviy qiymatidan past bo’lishi;
-nonozarrachalar biror vaqtda aglomeryatlarni hosil qilishi koagulyatsiyalanishi va yo’nalishi, ya’ni oddiy yirik zarrachalarga aylanishi lozim.
Fotokatalizatorlar sifatida azotga metallarning turli birikmalari ishlatiladi. Bu birikmalar yarim o’tkazgich xususiyatiga ega bo’lishi kerak.
- Ulardan eng keng tarqalgan TiO2 odatda nanofotokatalizatorlar tashuvchilarga suriladi.
- Ularning o’lchamlari 1mkm dan katta.
Katta yuza va sirtlarda xarajati katta bo`lganligi uchun ular ishlatilmaydi. Shu sababli yuqoridagi talablarga to’la javob beruvchi tipdagi nonofotokatalizatorlarni ishlab chiqarish zarurati mavjud.
Ma’lumki nonokompozitlar o’zida 2 yoki undan ortiq materiallarning xususiyatlarini o’zida jamlagan bo’ladi va yangi mexanik, fizik va kimyoviy xususiyatlarga ega.
Konyugirlangan materiallarning va metallar nonokompozitorlari, nonozarrachalari turli metall polimer molekulalaridan sintezlanadi.
Nonokompozitorlarning boshqa tipi uglerod nonozarrachalari birikmalari va polimer molekulalariga asoslangan. Masalan: elektrokimyoviy usul vositasida olingan nonouglerod kolloidlari o’zining sirtida korbonil gidroksil va korboksil funksional gruppalarga ega. Bunday nonozarrachalar ularga turli ionlar va molekulalar bilan reaksiyaga kirishishi va nonozarrachalarning modifikatsiyasida ishtirok etishi mumkin. Masalan: nonouglerod nonokompoziti- polimer (NC MC) ni nonofotokatolizator sifatida ishlatishga asoslangan.
Maqsadi: nonouglerod metell oksidi asosidagi nonofotokatalizator va ularning tayyorlanish usullarini o’rganish.
-
havo, suv tuproqning nonofotokatalizatorlar yordamida tozalashning ma’lum usullari o’rganiladi.
-
bu usulning boshqa usullardan afzalligi (oddiy katalizatorlar yoki filtrlardan farqi) o’rganiladi.
-
elektrokimyoviy usulda olingan nonofotokotolizatorlarning fizik xarakterstikasini o’rganish.
4. Metall sifatida NCMC (Ti) Titanli nanofotokatalizator metall oksidi nanokompozitlar asosida elektrokimyoviy usul yordamida olingan.
Jarayoni ikki elektrodli asbobni ishlatishga asoslangan bo’lib unda bitta elektrod yuqori zichlikli OEG4 (Rossiya) izotrop grafitdan ikkinchisi titan plastinkadan iborat. Elektrodlar elektroliz sifatida H2 SO4 (sulfat kislota ) foydalanilgan plastik yacheykaga solingan. Asbobning ishi ikkita takrorlanuvchi operasiyalardan iborat:
1) 2-10 minut oralig’idagidagi elektroliz. Bunda Ti - elekt anod hisoblanadi.
2) 2-5 minut oralig’idagi elektroliz. Bund uglerodli elektrod anod hisoblanadi.
Nanokompozitlarning o’lchamlari va shakllari shaffof elektron mikraskop vositasida aniqlangan (TEM) (LEO-912-OMEGA, Carl Jeiss, Germany). Eritmalarda Ti ning konsentryasiyasini neytron aktivligi evaziga analiz vositasida namunalarni O’zFA Yadro fizikasi institutida atom reaktorida nurlantirish vositasida aniqlangan (Toshkent, O’zbekiston).
Nanozarrachalarning fotokatalitik aktivligini aniqlash maqsadida metilen zarg’aldoq va metilen moviy (MeB) ning ultrabinafsha nurlash ta’sirida NCMC (Ti) kalloid eritmalarda fotokatalitik oksidlanish jarayoni tadbiq etildi. 150 ml MeO va MeB eritmalarni Petri chashkasiga solinadi. Eritma sirtidan 25sm masofa quvvati 60 Vt bo’lgan ultrabinafsha lampa (DB-60, Rossiya) o’rnatiladi va u ultrabinafsha nurlanish manbai sifatida foydaliniladi 220 nm dan 320 nm gacha intervalda 1 Vt/m2 nurlanish quvvati ta’minlangan. Eritmalarda MeO va MeB/g konsentrasiyalari kiselon lampasi Caru 50 UV - Vis spektrofotometrlari yordamida aniqlandi.
Bakteriyalar bilan tajribalar E.C0li (272) yordamida 18 -36 0S tempiratura intervalida o’tkazildi.
PCB sifatida transiformator yog’i ishlatildi. Tajribalar ko’rsatdiki elektroliz jarayonida NCMC (Ti) ning chiqishi elektrodlar orasidagi kuchlanish V va eritmaning PH iga bog’liq.
|