طراحی و ساخت نانوحسگر فوتوالکتروشیمایی به منظور اندازه گیری اکسیژن موردنیاز شیمیایی در نمونه های آب و پساب

در حال حاضر روزانه بخش قابل توجهی از آلودگیهای شیمیایی به طرق مختلف وارد آبهای کشور می گردد. این آلودگیها از منابع مختلفی مانند پساب کارخانه ها، فاضلابهای خانگی و آلودگیهای خاک و غیره وارد آب می شوند. از سوی دیگر تقریبا تمام پساب های صنعتی و فاضلاب های شهری حاوی آلودگی های آلی هستند. با توجه به محدودیت شدید منابع آب در کشور لزوم پایش آب و اطمینان از عدم آلودگی منابع محدود آبی کشور ضروری می باشد. به دلیل امکان اکسایش آلودگی ها آلی در حضور اکسنده های شیمیایی یا میکروارگانیسم ها و تبدیل کربن به کربن دی اکسید، اکثر روش های استاندارد موجود برپایه محاسبه اکسیژن موردنیاز زیستی ) BOD ( و اکسیژن موردنیاز شیمیایی ) COD ( استوار هستند. مرسوم ترین روش های اندازه گیری COD براساس اکسایش ترکیبات آلی با استفاده از اکسنده های قوی مانند پرمنگنات پتاسیم یا دی کرومات سدیم و سپس اندازه گیری اکسیژن مصرف شده براساس روش های تیتراسیون یا اسپکتروفتومتری هستند. این روشها مبتنی بر نمونه برداری از آب، انتقال نمونه به آزمایشگاه، اضافه کردن مواد شیمیایی مختلف و بررسی تغییرات نمونه و مقایسه با نمونه های استاندارد جهت تعیین میزان آلودگی آب است. چنین روشهایی مستلزم صرف هزینه بالا، وقت زیاد )حداقل ۲ - ۴ ساعت رفلاکس نمونه( و همچنین استفاده از مواد شیمیایی گران )مانند سولفات نقره( و سمی )مانند معرف های حاوی یون جیوه و کروم( جهت شناسایی آلاینده ها می باشند. بنابراین در حال حاضر با توجه به تعدد منابع آبی در کشور، لزوم دسترسی به روشهای سریع، ارزان، دقیق و با صحت بالا جهت تشخیص آلاینده های آلی آب ضروری می باشد.

هدف طرح حاضر طراحی و ساخت دستگاه قابل حمل )پرتابل( تعیین COD و در نتیجه تشخیص آلاینده های آب بر پایه نانوحسگر فوتوالکتروشیمیایی حاوی اکسید تیتانیوم می باشد. در مطالعات زیادی از اکسید تیتانیوم به منظور فوتواکسایش ترکیبات آلی استفاده شده است. همچنین این ترکیب غیرخورنده، غیرسمی، ارزان، به راحتی قابل سنتز و دارای بازده بالای اکسایش می باشد. لذا گزینه اصلی مورد نظر در این پروژه برای استفاده در حسگر مورد نظر می باشد. دستگاه حاضر علاوه بر حساسیت تشخیصی بالا به دلیل استفاده از نانوحسگرها، امکان آنالیز نمونههای آب بدون ارجاع به آزمایشگاه های مرجع را در زمان کوتاه فراهم می سازد. همچنین بررسی امکان استفاده از حسگر توسعه داده شده برای اندازه گیری COD در نمونه های فاضلاب و پساب با توجه به پیچیدگی بسیار زیاد بافت اینگونه نمونه های در مقایسه با نمونه های آب نیز مدنظر است.