بررسي عوامل موثر بر خواص سيمان هاي فتوكاتاليستي در تصفيه هوا

كارشناسي ارشد

سيمان¬هاي فتوكاتاليستي، سيمان¬هايي هستند كه در تركيب آن¬ها يك ماده فتوكاتاليست مانند 〖TiO〗_2 وجود داشته و از خود رفتار فتوكاتاليستي را بروز مي‌دهند. در اغلب تحقيقاتي كه تاكنون انجام شده، براي ساخت سيمانهاي فتوكاتاليستي، اكسيد تيتانيم به صورت پودري به زمينه سيماني اضافه شده و سپس خواص نمونه‌هاي حاصل مورد بررسي قرار گرفته شده است. در اين تحقيق، سل سنتز شده حاوي تيتانيا به صورت همزمان و درجا به زمينه سيماني اضافه شده و تاثير آن بر خواص سيمان و بهبود خاصيت فتوكاتاليستي آن مورد بررسي قرار گرفته است. در تحقيق حاضر ابتدا سل پايدار تيتانيا به سه روش پليمري، كلوئيدي و پيرشدگي سنتز و تهيه ‌شد و سپس با افزودن سل‌هاي حاوي مقادير مختلف تيتانيا به سيمان، مخلوط‌هاي سيماني حاوي ماده فتوكاتاليست آماده‌سازي شدند، در قالب ريخته‌گري و سپس خشك ‌شدند. فازهاي موجود در نمونه‌هاي سيماني و سل‌هاي سنتز شده مذكور با استفاده از روش آناليز پراش پرتو ايكس (XRD) مورد بررسي قرار گرفتند. همچنين مورفولوژي و ريز ساختار نمونه‌ها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (FESEM) بررسي شدند. برخي از خواص نمونه‌هاي سيماني با استفاده از آزمون دانسيته و تخلخل و آزمون استحكام فشاري مورد بررسي قرار گرفتند. در ادامه رفتار فتوكاتاليستي نمونه‌ها نيز با انجام آزمون تخريب آلاينده متيلن آبي و آزمون تخريب آلاينده اكسيد نيتروژن به ازاي مقادير مختلف تيتانيا در حضور امواج فرابنفش (لامپ UV) اندازه‌گيري شد. نتايج به دست آمده از مقايسه سل‌ها و نمونه‌هاي مختلف تهيه شده در اين تحقيق نشان داد كه نمونه‌هاي حاوي سل پايدار تيتانيا با وجود ساده كردن فرآيند توليد و توجيه اقتصادي كه دارند، خواصي تقريبا مشابه و نزديك به نمونه‌هاي حاوي نانو ذره تيتانيا داشتند. با توجه به نتايج XRD و FESEM مشاهده شد كه نمونه‌هاي سيماني حاوي سل تيتانياي كلوئيدي به مشابه نمونه‌هاي سيماني حاوي نانو ذره تيتانيا داراي فازهاي حاصل از هيدراته شدن سيمان همچون CH و CSH هستند و اختلالي در گيرش سيمان اتفاق نيفتاده است. دانسيته نمونه سيمان خالص با افزودن سل تيتانياي كلوئيدي از 3% وزني تا 8% وزني تيتانيا به تدريج كاهش يافته و از 67/1 به 16/1رسيد در حاليكه نمونه سيمان خالص با افزودن سوسپانسيون نانو تيتانيا از 3% وزني تا 8% وزني تيتانيا از 67/1 به 45/1 كاهش پيدا كرد. استحكام نمونه سيمان خالص با افزودن تيتانياي موجود در سل تيتانياي كلوئيدي از 3% وزني تا 8% وزني از 84/11 مگاپاسكال به 2/3 مگاپاسكال كاهش پيدا كرد. اما استحكام نمونه سيمان خالص با افزودن سوسپانسيون نانو تيتانياي تجاري از 3% وزني تا 8% وزني تيتانيا از 84/11 به 1/8 رسيد. نتايج آزمون فتوكاتاليستي نشان داد كه سل تيتانياي كلوئيدي سنتز شده همانند نانو ذرات تيتانياي خريداري شده در مدت زمان حدود 4 ساعت منجر به تخريب متيلن بلو تا حدود 70-80% شد . اين در حالي است كه مقادير تخريب متيلن بلو براي سل پليمري در حدود 10% و براي سل پيرسازي شده در حدود 50% بود. نمونه سيماني حاوي سل تيتانياي كلوئيدي نيز تقريبا همانند نمونه سيماني نانو ذرات تيتانياي خريداري شده در 5% وزني تيتانيا بهترين تخريب را از خود نشان داد كه تخريب براي هر دو نمونه Cem-TiO2 و نمونه Cem-Col 5% تا حدود 60% بود. بنابراين در نهايت نمونه‌ Cem-Col 5% به عنوان نمونه بهينه انتخاب شد.

195387

دانشگاه علم و صنعت ايران

سراميك

دكتر حسين سرپولكي - دكتر مسعود جمشيدي