تغییرات ساختار نوار انرژی کاتالیزور بعلت پیوند شیمیایی با بستر
تغییر ساختار کریستالی کاتالیزور (از دمای عمل تثبیت ناشی می شود)
کاهش فعالیت کاتالیزور بعلت انباشتگی ذرات کاتالیزور و سفت شدن بستر کاتالیزور
به دام افتادن ذره کاتالیزور درون میکروپرزهای بستر، جائیکه اشعه نمی تواند نفوذ کند.
دو روش اصلی برای تثبیت TiO2 روی هر بستر مناسبی وجود دارد. در یکی از این روش ها تثبیت بوسیله پودر TiO2 پیش ساخته شده(PMTP) صورت می گیرد. روش دیگر براساس تولید کاتالیزور در محل می باشد، نظیر فرآیند سل-ژل(SGP) و رسوبگیری شیمیایی بخار(CVD) می باشد.
1-6-1- تثبیت کاتالیزور به روش PMTP
استفاده از کاتالیزور از پیش ساخته ساده ترین نقطه آغاز برای بدست آوردن پوشش بستر به نظر می رسد. طرح اصلی برای این روش می تواند اینچنین توصیف شود که:
تماس سوسپانسیون های آبی TiO2 با بستر معمولا به فرم پودر در اندازه میکرونی
فیلتر کردن، تبخیر یا دیگر روش های جداسازی جامد-مایع
خشک کردن کاتالیزورهای چسبیده بوسیله حرارت
شستشوی بستر با سوسپانسیون مایع
خشک کردن مجدد
کلسینه کردن در دمای مناسب
در واقع در روش PMTP درک واضحی از نیروهای پیوندی که بین بستر و کاتالیزور عمل
می کنند، وجود ندارد. شاید بر هم کنش الکترواستاتیکی بین ذرات باردار درگیر وجود داشته باشد ولی این امکان نیز وجود دارد که بعضی از اتصالات شیمیایی نیز تشکیل شوند. در تحقیقی که توسط متزگر و سیفرت بر روی پوشش فیبر کتان با TiO2 روتیل انجام گرفته به این نتیجه رسیدند که نیروهای جذبی واندروالسی در فیبرها درگیر می باشد. در همین راستا برخی اصلاحات در روش فوق نیز صورت گرفته است، بعنوان مثال استفاده از 2- ایزوپروپانول به جای آب در تهیه سوسپانسیون می باشد که دلیل روشنی برای این انتخاب ذکر نشده است ولی چنین احتمال داده می شود که فراریت بالای این الکل در مقایسه با آب، عملیات تبخیر و خشک کردن را آسان می نماید. مؤلفان پایداری مکانیکی خوب و فعالیت نوری قابل قبول برای پوشش بدست آمده را گزارش نموده اند[16].
مورد دیگری که به روش جفت شدن سیلان (SC) معروف است بوسیله جکسون معرفی شد. در تلاش برای تمیز کردن آب دریا از نفت، آن ها تری اتوکسی سیلان (TES) را بعنوان چسباننده بین کاتالیزوری که قبلا تولید شده (TiO2 پودری) و بوروسیلیکات بصورت دانه های شیشه ای توخالی آلومینوسیلیکات بکار بردند. سیلان پلهای پیوندی را در حین واکنش با گروه های هیدروکسید بر روی سطوح کاتالیزور و بستر گسترش می دهد. در این روش دانه های شیشه ای با TES و پودر TiO2 در اسید استیک گلاسیال رفلکس می شوند[17].
وینودگوپال و کامات نیز موفق شدند که یک الکترود شفاف نوری پوشش داده شده با لایه نازک کاتالیزور را تهیه کنند. به این صورت که سوسپانسیون TiO2-P25 که تحت تابش امواج اولتراسونیک قرار گرفته بر روی صفحه شیشه ای قرار می گیرد و در آون در دمای Cº400 خشک می شود. الکترود مذکور در تخریب نوری اسید نارنجی 7 و 4-کلروفنول در سلول الکتروشیمیایی تحت تابش UV بکار گرفته شد[18].
یک تکنیک غیر معمول و ظاهرا ساده برای تثبیت کاتالیزور روی غشاهای پلیمری توسط تناکن پیشنهاد شد. در این عمل یک نوار پلی اتیلن را بعنوان بستر کاتالیزور با فرآیند خشک کردن پوشش دادند. در این روش کاتالیزور پودری روی تمام بستر نوار بوسیله اصطکاک با کتان و یک تکه آهن پراکنده می شود. پس از آن با محلول هیدروکسید سدیم ذرات سست و آزاد را می شویند. نوار پوشیده شده حاصل پس از خشک کردن در تخریب فنول مطابق با گزارشات مؤلفان نتایج رضایت بخش داشت[19].
طراحی آزمایش
طراحی آزمایش دانشی است که به کمک آن می توان میزان اثر پذیری هر یک از عوامل مؤثر بر فرآیند را بر مشخصههای خروجی به شکل یک معادله بیان نمود. از اهداف طراحی آزمایش میتوان به کاهش تعداد آزمایشها، کاهش هزینهها و تعیین متغیرهایی که بیشترین تأثیر در پاسخ دارند را اشاره نمود. حذف فاکتورهای غیر ضروری، محاسبه درصد اهمیت هر متغیر، تعیین میزان خطا و تعیین شرایط بهینه از دیگر اهداف طراحی آزمایش می باشد.
1-7-1- انواع روش های طراحی آزمایش
1. One factor at a time
2. Multi factor at a time
3. Full factorial design