خلاصه نگراني روزافزون درباره آلاينده هاي زيست محيطي آب،نياز به استفاده از عمليات هاي موثر حذف و جداسازي را ضروري مي سازد. تكنولوژي هاي متداول موجود در تصفيه آب مانند جذب يا انعقاد، صرفا آلاينده ها را از يك فاز به فاز ديگر تبديل مي كنند. ساير فرايندهاي متداول تصفيه آب مانند رسوب گذاري، فيلتراسيون، تكنولوژي هاي غشايي و شيميايي نيز هزينه هاي عملياتي بالايي دارند. بررسي ها نشان مي دهد كه استفاده از فتوكاتاليست ها به عنوان يكي از فرآيندي هاي اكسايشي پيشرفته، يك تكنيك موثر و سازگار با محيط زيست جهت حذف آلاينده هاي آبي مي باشد. در ميان كاتاليست هاي نيمه هادي، TiO2 به دليل هزينه كم، فعاليت كاتاليستي بالا، پايداري حرارتي، شيميايي ومكانيكي ومقاومت در برابر تجزيه بيولوژيكي به طور گسترده براي تجزيه فتوكاتاليستي آلاينده هاي آلي و رنگي آب استفاده مي شود. بسياري از بررسي هاي تجزيه فتوكاتاليستي آلاينده هاي آبي با استفاده از TiO2 پودري و به فرم سوسپانس شده در محلول انجام مي شود. مشكل اصلي سيستم هاي دوغابي، غيراقتصادي و پر هزينه بودن بازيافت كاتاليستي نانوبلوري از آب تصفيه شده مي باشد. به منظور صرفه جويي در وقت و هزينه، اين ذرات مي توانند به فرم فيلم نازك روي پايه تثبيت شوند. در اين تحقيق، براي نخستين بار در ايران فيلتر آلومينا به عنوان پايه براي تثبيت TiO2¬ استفاده گرديد. اين مواد ارزان، تخلخل بالاي 90 درصد و مساحت سطح بالايي دارند. به علاوه، در برابر جريان مواد واكنش دهنده در راكتور، مقاومت كمي ايجاد مي كنند و بدين ترتيب مشكل محدوديت انتقال جرم كاهش مي يابد. از سوي ديگر، ساختار پر پيچ و خم منافذ باعث افزايش تلاطم واختلاط مي گردد. در اين بررسي، فيلتر آلومينا با استفاده از تكرار روش Schwartzwalder تهيه شدند و سپس فيلم هاي ضخيم TiO2 بر روي فوم هاي ماكروپروس مشبك آلومينا (با اندازه منافذ ppi 15) با استفاده از روش غوطه ور سازي در دوغاب نانوپودر TiO2 تجاري (P25) تثبيت گرديدند. بررسي ها نشان مي دهد كه دي اكسيد تيتانيوم تثبيت شده روي فيلتر آلومينا، عملكرد بهتري را نسبت به سيستم هاي دوغابي ارائه مي دهند و منجر به حذف كامل آبي متيلن (آلاينده مدل) در مدت 60 دقيقه مي گردند. فتوكاتاليست ها بر اساس چنين زيرلايه اي با تخلخل بالاي 90% همراه با مساحت سطح بالا و مقاومت كم در برابر جريان، در سيستم هاي تصفيه آب جهت حذف آلاينده هاي آلي مناسب مي باشند.

با توجه به تخليه بي حد و اندازه آلاينده ها به سيكل طبيعي آب و اعمال محدوديت هاي قوانين جديد زيست محيطي، به منظور حفظ تعادل اكوسيستم طبيعي ، استفاده از روش هاي موثر جهت حذف آلاينده ها و يا تبديل آن ها به مواد بي خطر را ضروري است. تكنولوژي هاي متداول موجود تصفيه آب مانند جذب يا انعقاد، صرفا آلاينده ها را از يك فاز به فاز ديگر تبديل مي كنند ساير فرايندهاي متداول تصفيه آب مانند رسوب گذاري ، فيلتراسيون، تكنولوژي غشابي و شيميايي نيز هزينه هاي عملياتي بالايي دارند. بررسي ها نشان مي دهد كه استفاده از فتوكاتاليست ها، به عنوان يكي از فرايندهاي اكسايشي پيشرفته ، يك تكنيك موثر و سازگار با محيط زيست جهت حذف آلاينده ها ي آبي مي باشد. در ميان فتوكاتاليست هاي نيمه هادي TiO2 به دليل هزينه كم، فعاليت فتو كاتاليستي بالا، پايداري حرارتي، شيميايي و مكانيكي و مقاومت در برابر تجزيه بيولوژيكي به طور گسترده اي براي تجزيه فتوكاتاليستي آلاينده هاي آلي و رنگي آب استفاده مي شود. بسياري از بررسي هاي تجزيه فتو كاتاليستي آلاينده هاي آبي با استفاده از TiO2پودري و به فرم سوسپانس شده در محلول انجام مي شود. علاوه بر كلوخه شدن ذرات در سيستم دوغابي ، از نقطه نظر جداسازي فتوكاتاليست از مخلوط واكنش ، بازيافت ذرات فتو كاتاليستي (nm200-30) از محيط، وقت گير و پر هزينه مي باشد. به منظور صرفه جويي در وقت و هزينه، اين ذرات مي توانند به فرم فيلم نازك روي پايه تثبيت شوند. اگر چه در سيستم هاي تثبيت شده ، طول عمر كاتاليست بيشتر و هزينه عملياتي كمتر مي باشد. اما اين سيستم ها با محدوديت انتقال جرم روبرو مي باشند. ضمن اين كه كاتاليست دسترسي كمتري به فوتون دارد. بنابراين، تاكنون، استفاده از فتوراكتور دوغابي نسبت به راكتور با فتوكاتاليست تثبيت شده، ترجيح داده شده است. اما بررسي ها نشان مي دهد كه بهبود پيكر بندي راكتور مي تواند منجر به افزايش قابل توجهي در بازده سيستم ها با بستر فتوكاتاليستي شود. دراين تحقيق ، براي نخستين بار ، يك فتوراكتور بر اساس اصول فيلم در حال سقوط آبشاري چند مرحله اي ارائه شده است. با اين تفاوت كه از سطوح شيبدار استفاده نمي شود. هر مرحله مشابه با يك سيني عمل مي كند. در واقع هرمرحله، مشابه با يك راكتور بستر ثابت عمل مي كند و به طور كلي، اين نوع طراحي مزايايي مشابه راكتور آبشاري نيز ارائه مي دهد. جريان ريزشي آب از هر سيني به سيني ديگر ، مي تواند انتقال اكسيژن به محلول را بهبود بخشد. ضمن اين كه، زمان ماند محلول روي هرسيني (مرحله) براي مدت مشخص مي تواند بر روي بازده فتو كاتاليستي و تماس بيشتر آن با فيلم فتوكاتاليست موثر باشد. از سوي ديگر، بررسي ها نشان مي دهد كه استفاده از يك پايه متخلخل نيز مي تواند بر روي كاهش محدوديت انتقال جرم در راكتورها با فيلم تثبيت شده موثر باشد. لذا در اين بررسي ، از فيلتر آلومينا به عنوان پايه براي تثبيت دي اكسيد تيتانيوم استفاده گرديد و عملكرد فتوكاتاليستي آن براي نخستين بار در ايران، در اين پيكربندي از راكتور بررسي شد. بررسي ها نشان مي دهد كه MB(آبي متيلن) ، به عنوان آلاينده مدل، با استفاده از فوم هاي (فيلتر آلومينا) مشبك پوشش داده شده با TiO2 به مدت 60 دقيقه به طور كامل تجزيه مي شود در حالي كه در همين مدت زمان، ميزان تبديل آن در راكتور دوغابي 56-41 درصد مي باشد. استفاده از چنين سيستمي مي تواند به عنوان يك روش موثر جهت حذف آلاينده هاي آلي آب در نظر گرفته شود.