আলোকবিশ্লেষণের নীতি এবং প্রভাবিতকারী কারণগুলিঃ অর্ধপরিবাহী শক্তি ব্যান্ডগুলি কীভাবে হালকা শক্তিকে রাসায়নিক শক্তিতে রূপান্তর করে

I. আলোক প্রতিক্রিয়াগুলির মৌলিক ধারণাগুলি
1.১ অতিবেগুনী আলোর উৎস
অতিবেগুনী (ইউভি) আলো ফটোক্যাটালিটিক প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য প্রাথমিক আলোর উত্স হিসাবে কাজ করে, যার একটি সাধারণ তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যাপ্তি 250 ∼ 400 এনএম। সাধারণভাবে ব্যবহৃত ইউভি আলোর উত্সগুলি নিম্নরূপ তালিকাভুক্ত করা হয়েছেঃ
• নিম্ন চাপের পারদীয় ল্যাম্প: ২৫৪ এনএম এবং ১৮৫ এনএম এ ইউভি আলো নির্গত করে, একটি একক ল্যাম্পের শক্তি সাধারণত ১০০ ওয়াট অতিক্রম করে না। এগুলিকে গরম ক্যাথোড এবং ঠান্ডা ক্যাথোড টাইপে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়।হট ক্যাথোড নিম্ন চাপের পারদীয় ল্যাম্পগুলি প্রথম তৈরি করা হয়েছিল এবং এটি সর্বাধিক উত্পাদিত এবং ব্যবহৃত হয়ঠান্ডা ক্যাথোড ল্যাম্পগুলির একটি দীর্ঘ সেবা জীবন রয়েছে। কম চাপের মের্কিউরি ল্যাম্পগুলি পরীক্ষাগার এবং ছোট আকারের ফটোক্যাটালিটিক গবেষণার জন্য প্রাধান্য পায়।
• মাঝারি চাপের মের্কিউরি ল্যাম্পঃ 254 ~ 365 এনএম এবং দীর্ঘতর তরঙ্গদৈর্ঘ্য জুড়ে একটি বিস্তৃত নির্গমন বর্ণালী সরবরাহ করুন, উচ্চ পাওয়ার আউটপুট সহ, বড় আকারের চিকিত্সা প্রক্রিয়াগুলির জন্য উপযুক্ত।
• উচ্চ-চাপের পারদ ল্যাম্পঃ মূলত দীর্ঘ তরঙ্গ UV-A অঞ্চলে পড়া 365nm UV আলো নির্গত করে। 365nm তরঙ্গদৈর্ঘ্য TiO2 এর শোষণের প্রান্তের কাছাকাছি অবস্থিত,এই ল্যাম্পটিকে TiO2 ফটোক্যাটালিটিক পরীক্ষার জন্য ব্যাপকভাবে গৃহীত আলোর উত্স করে তোলে.
• ব্ল্যাক লাইট ল্যাম্পঃ মূলত ৩৬৫ এনএম ইউভি আলো বিকিরণ করে এবং নমনীয় শক্তি বিকল্প রয়েছে, যা ফটোক্যাটালিসিস গবেষণায় ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
1.২ অতিবেগুনী আলো দ্বারা সরাসরি অবনতি
ইউভি আলো একা জৈব দূষণকারীকে সরাসরি অবনমিত করতে পারে, তবুও এর প্রক্রিয়া এবং কার্যকারিতা ফটোক্যাটালিসিসের থেকে মৌলিকভাবে আলাদাঃ
• প্রচলিত ইউভি বিভাজন (২৫৪ এনএম ইউভি): শুধুমাত্র নির্দিষ্ট রাসায়নিক বন্ড (যেমন, সিএক্স বন্ড) হোমোলাইটিক বিভাজনের মাধ্যমে বিভাজন করে।এই পদ্ধতি শুধুমাত্র সীমিত কার্যকারিতায় নির্দিষ্ট কাঠামোর সাথে জৈব পদার্থকে ধ্বংস করে, এবং এটি মূলত জীবাণুমুক্তকরণ এবং নির্বীজন জন্য প্রয়োগ করা হয়।
• ভ্যাকুয়াম ইউভি অবনতি (ভিইউভি, 185 এনএম): স্বল্প তরঙ্গদৈর্ঘ্য উচ্চতর শক্তি বহন করে, বেশিরভাগ রাসায়নিক বন্ডগুলিকে হোমোলাইটিকভাবে ভাঙ্গতে সক্ষম এবং এমনকি মাধ্যমের মধ্যে জল অণুগুলিকে পচে যায়।ভিইউভি পানিতে অত্যন্ত অগভীর অনুপ্রবেশ গভীরতা প্রদর্শন করে: একটি লুপ রিঅ্যাক্টরের বিকিরণযুক্ত রিংযুক্ত অঞ্চলটি মাত্র প্রায় 70 মাইক্রোমিটার পুরু। এই পাতলা স্তরের মধ্যে দ্রবীভূত অক্সিজেন দ্রুত ব্যবহার করা হয়,এবং অপর্যাপ্ত অক্সিজেন সরবরাহ বিপরীতভাবে পলিমারাইজেশন প্রতিক্রিয়া শুরু করতে পারেতাই, ভিইউভি অবনতি বর্তমানে তুলনামূলকভাবে কম ঘনত্বের জৈব পদার্থ ধারণকারী জল বিশুদ্ধকরণের গবেষণার মধ্যে সীমাবদ্ধ।
সরাসরি ইউভি অবক্ষয় বনাম ফটোক্যাটালিটিক অবক্ষয়
• সরাসরি অবনতিঃ নিম্ন দক্ষতা, উচ্চ নির্বাচনীতা, সংকীর্ণ প্রযোজ্য পরিসীমা
• ফটোক্যাটালিটিক বিভাজনঃ হাইড্রক্সিল র্যাডিক্যাল (· OH) উত্পাদনের মাধ্যমে সম্পূর্ণ অ-নির্বাচনী খনিজকরণ, উচ্চ দক্ষতা, বিস্তৃত প্রযোজ্য বর্ণালী
II. ফটোক্যাটালিটিক বিক্রিয়াগুলির মৌলিক নীতি
2.১ ফটোক্যাটালিটিক বিক্রিয়ার শ্রেণীবিভাগ
ক্যাটালিস্টের বিদ্যমান অবস্থার উপর ভিত্তি করে ফটোক্যাটালিটিক প্রতিক্রিয়া দুটি বিভাগে বিভক্তঃ
1. একজাতীয় ফটোক্যাটালিসিসঃ ক্যাটালিস্টগুলি প্রতিক্রিয়া ব্যবস্থার মধ্যে দ্রবীভূত আকারে বিদ্যমান।
2. ভিন্ন ভিন্ন ফোটোক্যাটালিসিসঃ অনুঘটকরা প্রতিক্রিয়া ব্যবস্থায় সলিড থাকে।
পরিবেশগত জল চিকিত্সার ক্ষেত্রে, শক্ত TiO2 অনুঘটক ব্যবহার করে ভিন্ন ভিন্ন ফটোক্যাটালিসিস শিল্পে আধিপত্য বিস্তার করে।
2.২ বিকাশের ইতিহাস
TiO2 ফটোক্যাটালিসিস প্রযুক্তির উন্নয়নকে তিনটি গুরুত্বপূর্ণ মাইলফলক হিসাবে সংক্ষিপ্ত করা যেতে পারেঃ
1. ১৯৭২: জাপানি বিজ্ঞানীরা ফুজিশিমা এবং হন্ডা প্রথমবারের মতো একটি ফটোক্যাটালিস্ট হিসাবে TiO2 ব্যবহার করে হাইড্রোজেন উত্পাদনের জন্য জল বিভাজন বাস্তবায়ন করার জন্য নেচারে একটি কাগজ প্রকাশ করেন।এই অগ্রগামী কাজটি ফটোক্যাটালিসিস গবেষণার ভিত্তি স্থাপন করে, যাকে বলা হয় "ফুজিশিমা-হন্ডা প্রভাব"।
2. ১৯৭৭: ফ্রাঙ্ক এবং বার্ড প্রথমবারের মতো TiO2 ফটোক্যাটালিসিসকে বর্জ্য জলের চিকিত্সায় প্রয়োগ করে এবং বর্জ্য জলে সফলভাবে সায়ানাইড আয়ন (CN−) অক্সিডাইজ করে।মৌলিক গবেষণা থেকে ব্যবহারিক প্রয়োগে আলোকবিশ্লেষণ প্রযুক্তির রূপান্তর চিহ্নিত করে.
3১৯৯০-এর দশক থেকে বর্তমান: ন্যানোপ্রযুক্তির প্রবর্তন এবং পরিবেশ দূষণের সমস্যাগুলি দূষণের নিরসনে TiO2 ফটোক্যাটালিসিসের দ্রুত অগ্রগতি চালিয়েছে।বিশ্বব্যাপী সরকারগুলি গবেষণার জন্য উল্লেখযোগ্য সম্পদ বিনিয়োগ করেছে, যা প্রচুর গবেষণা অর্জন করেছে।
2.৩ সেমিকন্ডাক্টর এনার্জি ব্যান্ড স্ট্রাকচার এবং ফটোক্যাটালিটিক মেকানিজম
অর্ধপরিবাহী ফটোক্যাটালিসিসের তাত্ত্বিক ভিত্তি অর্ধপরিবাহী শক্তি ব্যান্ড কাঠামো থেকে উদ্ভূত।অর্ধপরিবাহী উপাদানগুলির শক্তি ব্যান্ডগুলি ভ্যালেন্স ব্যান্ড (ভিবি) এবং কন্ডাকশন ব্যান্ড (সিবি) নিয়ে গঠিত, তাদের মধ্যে একটি শক্তি ফাঁক ব্যান্ড ফাঁক (E9) হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়।
যখন একটি অর্ধপরিবাহী তার ব্যান্ড ফাঁক শক্তির চেয়ে বড় বা সমান শক্তির সাথে আলোর দ্বারা বিকিরণ করা হয়, তখন ভ্যালান্স ব্যান্ডে ইলেকট্রন (e−) উত্তেজিত হয় এবং পরিবাহী ব্যান্ডে ঝাঁপ দেয়,ভ্যালেন্স ব্যান্ডে গর্ত (এইচ+) রেখেএই প্রক্রিয়াটি ফটোজেনেরেটেড ইলেকট্রন-হোল জোড়া তৈরি করে, যা সমস্ত ফটোক্যাটালিটিক প্রতিক্রিয়াগুলির শুরু পয়েন্ট।

সেমিকন্ডাক্টরের ভিতরে ফোটোজেনেরেটেড চার্জ ক্যারিয়ারগুলির তিনটি সম্ভাব্য ভাগ্য রয়েছেঃ
1. বাল্ক পুনরায় সংমিশ্রণঃ ইলেকট্রন এবং গর্তগুলি সেমিকন্ডাক্টরের ভিতরে পুনরায় সংমিশ্রণ করে, তাপ হিসাবে শক্তি মুক্তি দেয় (অযাচিত) ।
2. পৃষ্ঠের পুনরায় সংমিশ্রণঃ পুনরায় সংমিশ্রণ অর্ধপরিবাহী পৃষ্ঠের উপর ঘটে (অযাচিত) ।
3রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অংশগ্রহণের জন্য পৃষ্ঠের দিকে অভিবাসন (লক্ষ্য ফলাফল) ।
কেবলমাত্র পৃষ্ঠের দিকে স্থানান্তরিত ক্যারিয়ারগুলিই অনুঘটক প্রতিক্রিয়া চালাতে পারে।
কোয়ান্টাম রিডল্ড এবং আপাত কোয়ান্টাম রিডল্ড হল ফটোক্যাটালিটিক দক্ষতা মূল্যায়নের জন্য দুটি সমালোচনামূলক মেট্রিক।
• TiO2 (E9 = 3.2 eV) এর জন্যঃ সর্বোচ্চ শোষণযোগ্য ইনসিডেন্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য = 387.5 nm
• সিডিএস (ই৯ = ২.৫ ইভি): সর্বোচ্চ শোষণযোগ্য ইনসিডেন্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য = ৪৯৬ এনএম
2.4 পৃষ্ঠের রাসায়নিক বিক্রিয়া
TiO2 পৃষ্ঠের দিকে অভিবাসনকারী চার্জ ক্যারিয়ারগুলি পৃথকভাবে অক্সিডেশন এবং হ্রাস পথগুলিতে অংশগ্রহণ করেঃ
অক্সিডেশন পথ (হোল প্রতিক্রিয়া)
• 
(হাইড্রক্সিল র্যাডিক্যাল সৃষ্টি)
• 
(জল অক্সিডেশন)
• 
(সরাসরি জৈবিক অক্সিডেশন)
হ্রাস পথ (ইলেকট্রন প্রতিক্রিয়া)
• 
(সুপারঅক্সাইড অ্যানিয়নের উৎপত্তি)
• 
(ফেন্টনের মত প্রতিক্রিয়া)
·OH, ·OOH এবং ·O2− সহ একাধিক প্রতিক্রিয়াশীল অক্সিজেন প্রজাতি (ROS) শেষ পর্যন্ত পৃষ্ঠের প্রতিক্রিয়াগুলির মাধ্যমে উত্পাদিত হয়।এই ROSs ক্রমাগত কার্বন ডাই অক্সাইড এবং পানিতে জৈব দূষণকারী অক্সিডাইজ এবং খনিজীকরণ করতে সিনার্জিস্টিকভাবে কাজ করে.
2.5 সাধারণ সেমিকন্ডাক্টর ফটোক্যাটালিস্ট
সাধারণ অর্ধপরিবাহী ফটোক্যাটালিস্টগুলির মধ্যে রয়েছে TiO2, CdS, ZnO, WO3, Fe2O3, SnO2, SrTiO3, ইত্যাদি। এগুলি ব্যান্ড ফাঁকের প্রস্থ, ক্যাটালাইটিক ক্রিয়াকলাপ এবং রাসায়নিক স্থায়িত্বের ভিত্তিতে নীচে শ্রেণিবদ্ধ করা হয়েছেঃ
表格



সেমিকন্ডাক্টর
ব্যান্ড ফাঁক (eV)
সর্বাধিক শোষণযোগ্য তরঙ্গদৈর্ঘ্য (এনএম)
অনুঘটক কার্যকলাপ
স্থিতিশীলতা
TiO2
3.2
387.5
উচ্চ
স্থিতিশীল (কোনও ফটোকোরোশন নেই)
সিডিএস
2.5
496
উচ্চ
অস্থিতিশীল (ধাতব আয়ন সঞ্চালন)
ZnO
3.2
387.5
উচ্চ
অস্থিতিশীল (ধাতব আয়ন সঞ্চালন)
WO3
2.8
443
মাঝারি
অপেক্ষাকৃত স্থিতিশীল
Fe2O3
2.2
564
মাঝারি
অপেক্ষাকৃত স্থিতিশীল
SrTiO3
3.2
387.5
মাঝারি
স্থিতিশীল
ব্যাপকভাবে ক্যাটালাইটিক কার্যকারিতা, রাসায়নিক স্থিতিশীলতা এবং জৈব নিরাপত্তা বিবেচনা করে, TiO2 ক্ষেত্রের প্রভাবশালী photocatalyst হিসাবে দাঁড়িয়েছেঃ এটি photocorrosion প্রতিরোধী, বিস্তৃত পিএইচ পরিসীমা সহ্য,জীবের জন্য ক্ষতিকারক নয়এটির ৩.২ ইভ্টের বিস্তৃত ব্যান্ড ফাঁক এটিকে শক্তিশালী রেডক্স ক্ষমতা দিয়ে সজ্জিত করে।যদিও CdS এবং ZnO উচ্চ ক্যাটালাইটিক কার্যকারিতা এবং দৃশ্যমান আলো শোষণ করতে সক্ষম সংকীর্ণ ব্যান্ড ফাঁক প্রদান করে, তারা ধাতব আয়ন দ্রবীভূত সঙ্গে আলো অধীনে গুরুতর photocorrosion ভোগ, তাদের ব্যবহারিক শিল্প অ্যাপ্লিকেশন সীমাবদ্ধ।
2.6 TiO2 এর তিনটি স্ফটিক পর্যায়
TiO2 প্রাকৃতিকভাবে তিনটি স্ফটিক আকারে বিদ্যমানঃ anatase, rutile এবং brookite, TiO6 octahedra এর সংযোগ মোডে ভিন্ন। anatase এর প্রতিটি octahedron চারটি সংলগ্ন octahedra সঙ্গে প্রান্ত ভাগ,যদিও রুটিল এবং ব্রুকাইটের অষ্টভুজ শুধুমাত্র দুটি প্রতিবেশী ইউনিটের সাথে প্রান্ত ভাগ করে নেয়.
আলোকবিশ্লেষক কার্যকারিতার দিক থেকে, অ্যানাটাস টিও 2 সর্বোচ্চ কর্মক্ষমতা প্রদর্শন করে। রুটাইল হল তাপগতিগতভাবে স্থিতিশীল ফেজ;উচ্চ তাপমাত্রায় ক্যালসিনেশনের মাধ্যমে অ্যানাটাস অনিবার্যভাবে রুটিলে রূপান্তরিত হয়ব্রুকাইটের কাঠামোগত স্থিতিশীলতা দুর্বল এবং এটি খুব কমই ফটোক্যাটালিসিসে ব্যবহৃত হয়। বাণিজ্যিক P25 TiO2 একটি মিশ্র স্ফটিক যা প্রায় 75% অ্যানাটাস এবং 25% রুটাইল দিয়ে গঠিত।ফেজ ইন্টারফেসে গঠিত হেটারোজঙ্কশনগুলি ফটোজেনারেটেড ইলেকট্রন-হোল জোড়াগুলির বিচ্ছেদকে সহজতর করে.
III. ফটোক্যাটালিটিক প্রতিক্রিয়াগুলির প্রভাবিতকারী কারণ
চিত্র ১ঃ ফটোক্যাটালিটিক ডিগ্রেডেশনের দক্ষতা নিয়ন্ত্রণকারী ছয়টি মূল কারণ
3.১ অনুঘটক কণার আকার
দুটি প্রাথমিক প্রক্রিয়া দ্বারা ক্যাটালিস্ট কণার আকার ফটোক্যাটালিটিক দক্ষতার উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলেঃ
1. অ্যাডসর্পশন পারফরম্যান্সঃ কণা আকার হ্রাস নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতল এবং পৃষ্ঠের অ্যাডসর্পশন সাইট সংখ্যা বৃদ্ধি,প্রতিক্রিয়া হার ত্বরান্বিত করার জন্য জৈব দূষণকারী এবং দ্রবীভূত অক্সিজেনের শোষণকে উৎসাহিত করে.
2. কোয়ান্টাম রিডান্ট অপ্টিমাইজেশানঃ ছোট কণা আকার উল্লেখযোগ্যভাবে photogenerated ক্যারিয়ারের মাইগ্রেশন সময় বাল্ক ফেজ থেকে পৃষ্ঠ থেকে সংক্ষিপ্ত। উদাহরণস্বরূপ,কণার ব্যাসার্ধ ১ মাইক্রোমিটার থেকে ১০ এনএম পর্যন্ত কমালে ক্যারিয়ার মাইগ্রেশন সময় ১০০ ন্যানোসেকেন্ড থেকে ১০ পিকোসেকেন্ডে কমবে, বাল্ক পুনরায় সংমিশ্রণের সম্ভাবনা কমিয়ে দেয়।
যাইহোক, যখন কণাগুলি অত্যন্ত ছোট স্কেলে সঙ্কুচিত হয় তখন উল্লেখযোগ্য কোয়ান্টাম আকারের প্রভাবগুলি আবির্ভূত হয়, অর্ধপরিবাহী ব্যান্ড ফাঁক (নীল স্থানান্তর) প্রসারিত করে। যদিও এটি redox সম্ভাব্যতা বাড়ায়,সর্বাধিক শোষণযোগ্য তরঙ্গদৈর্ঘ্য সংক্ষিপ্ত, সাধারণত ব্যবহৃত 365 এনএম ইউভি আলোর দ্বারা কার্যকর অনুঘটক উত্তেজনা প্রতিরোধ করতে পারে। অতএব, কণার আকার ব্যাপক বাণিজ্য-অফ বিশ্লেষণের মাধ্যমে নির্বাচন করা উচিত।
3.২ আলোর উৎস এবং আলোর তীব্রতা
অবনতির হার এবং আলোর তীব্রতার মধ্যে সম্পর্ক তিনটি পৃথক ব্যবস্থায় পড়েঃ
1কম আলোর তীব্রতা অঞ্চলঃ

,

প্রতিক্রিয়া হার আলোর তীব্রতার সমানুপাতিক, ধ্রুবক কোয়ান্টাম দক্ষতার সাথে।
2মাঝারি আলোর তীব্রতা অঞ্চলঃ

,

আলোর তীব্রতার বর্গমূলের সাথে প্রতিক্রিয়া হার বৃদ্ধি পায়, কোয়ান্টাম দক্ষতার হ্রাসের সাথে।
3উচ্চ আলোর তীব্রতা অঞ্চলঃ

,

অবনতির হার কমছে, এবং কোয়ান্টাম দক্ষতা কমেছে।
উদাহরণস্বরূপ ক্লোরোফর্ম চিকিত্সা নিলে, আলোর তীব্রতা অতিক্রম করলে অবক্ষয়ের হার উন্নত হওয়া বন্ধ হয়ে যায়

অত্যধিক উচ্চ আলোর তীব্রতা অতিরিক্ত ক্যারিয়ার ঘনত্ব এবং নাটকীয়ভাবে পুনরায় সংমিশ্রণ হার ত্বরান্বিত করে।সর্বোত্তম কোয়ান্টাম দক্ষতার জন্য নিম্ন থেকে মাঝারি আলোর তীব্রতার পরিসরের মধ্যে ব্যবহারিক সিস্টেমগুলি পরিচালনা করার পরামর্শ দেওয়া হয়.
3.3 জৈব দূষণকারী পদার্থের ঘনত্ব
জৈবিক ঘনত্ব এবং ফটোক্যাটালিটিক বিঘ্নের হারের মধ্যে সম্পর্ক ল্যাংমুর লেনশেলউড মডেল অনুসরণ করে।এই মডেলটি ল্যাংমুর আইসোথার্মের সাথে সম্মতিতে জৈব অণুগুলি প্রথমে অনুঘটক পৃষ্ঠের উপর শোষণ করে।, এর পরে অ্যাডসোর্বড দূষণকারী এবং পৃষ্ঠের প্রতিক্রিয়াশীল প্রজাতির মধ্যে প্রথম শ্রেণীর প্রতিক্রিয়া ঘটে।
• কম ঘনত্ব (

): হার সমীকরণ সহজ করে

, যা প্রথম শ্রেণীর কিনেটিক্সের সাথে মিলে যায়। দূষণকারী ঘনত্ব বৃদ্ধি পরাগকে ত্বরান্বিত করে।
• উচ্চ ঘনত্ব (

): অনুঘটক পৃষ্ঠ অ্যাডসর্পশন স্যাচুরেশন পৌঁছে; হার সমীকরণ সরলীকৃত

, শূন্য-অর্ডার কিনেটিক্সের সাথে মিলে যায়। আরও ঘনত্বের বৃদ্ধি হ্রাসের গতি বাড়াতে ব্যর্থ হয় এবং শুধুমাত্র চিকিত্সার সময়কাল বাড়ায়।
3.4 দ্রবণের পিএইচ মান
পিএইচ একাধিক পথের মাধ্যমে ফটোক্যাটালিসিসকে প্রভাবিত করেঃ
1. সেমিকন্ডাক্টর ব্যান্ড সম্ভাবনার মডুলেশনঃ ব্যান্ড সম্ভাবনাময় সূত্র অনুসরণ করে পিএইচ সঙ্গে পরিবর্তিত হয়
. পিএইচ বৃদ্ধি পেরিয়ে যায় আরও নেতিবাচক সম্ভাবনার দিকে এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ড আরও ইতিবাচক সম্ভাবনার দিকে, অর্ধপরিবাহী অনুঘটকগুলির অক্সিডাইজিং ক্ষমতা জোরদার করে।
2জৈব প্রজাতির পরিবর্তনঃ জৈব পদার্থ বিভিন্ন পিএইচ স্তরে নিরপেক্ষ অণু বা চার্জযুক্ত আয়ন হিসাবে বিদ্যমান।যা TiO2 পৃষ্ঠের প্রতি ব্যাপকভাবে ভিন্ন অ্যাডসরপশন আফিনেন্স প্রদর্শন করে এবং সরাসরি প্রতিক্রিয়া হারকে প্রভাবিত করে.
3আলোর তীব্রতার সাথে ইন্টারেক্টিভ প্রভাবঃ নিম্ন আলোর তীব্রতার অধীনে পিএইচ একটি অত্যন্ত স্পষ্ট প্রভাব প্রদর্শন করে (

) পরীক্ষাগুলি দেখায় যে

, ক্লোরোফর্ম বিভাজন হার পিএইচ ৮ এ পিএইচ ৩ এর চেয়ে দশগুণ বেশি।8.
3.5 বহিরাগত ইলেকট্রন গ্রহণকারী
বহিরাগত ইলেকট্রন গ্রহণকারী (যেমন, O2, H2O2, পারসুলফেট, পিরিড্যাট, ইত্যাদি) কার্যকরভাবে ফটোজেনারেটেড ইলেকট্রনগুলিকে ফাঁদে ফেলে দেয়, ইলেকট্রন-হোল পুনরায় সংমিশ্রণকে দমন করে এবং প্রতিক্রিয়া দক্ষতা উন্নত করে।অক্সিজেন সবচেয়ে মৌলিক ইলেকট্রন গ্রহণকারী হিসেবে কাজ করে, সিস্টেমের বৈদ্যুতিক নিরপেক্ষতা বজায় রাখা এবং পরবর্তী প্রতিক্রিয়া মাধ্যমে অতিরিক্ত · OH উত্পাদন।
H2O2 এর দ্বৈত প্রভাব রয়েছে:
• ইতিবাচক প্রভাবঃ ইউভি বিকিরণের অধীনে ·OH- তে বিভাজিত হয় বা বিভাজনকে উৎসাহিত করার জন্য ফটোজেনেরেশনযুক্ত ইলেকট্রনগুলি ধরে ফেলার মাধ্যমে ·OH তৈরি করে।
• নেতিবাচক প্রভাবঃ এটি একটি র্যাডিক্যাল স্কেভেঞ্জার হিসাবে কাজ করে; উচ্চ মাত্রায় ·OH গ্রাস করে এবং অবক্ষয়ের দক্ষতা হ্রাস করে।
অতএব, H2O2 ডোজিং ঘনত্বের সঠিক অপ্টিমাইজেশন বাধ্যতামূলক।
3.6 অজৈব আয়ন
জলীয় অজৈব আয়ন দুটি প্রক্রিয়া দ্বারা ফটোক্যাটালিটিক দক্ষতার সাথে হস্তক্ষেপ করেঃ
1প্রতিযোগিতামূলক শোষণঃ সালফেট, ফ্লোরাইড, ক্লোরাইড, ফসফেট এবং অন্যান্য anions TiO2 পৃষ্ঠ শোষণ সাইট জন্য জৈব দূষণকারী সঙ্গে প্রতিদ্বন্দ্বিতা,দূষণকারী এবং অনুঘটকগুলির মধ্যে কার্যকর যোগাযোগ হ্রাস করা.
2র্যাডিক্যাল স্কিভিংঃ কার্বনেট আয়ন (

) একটি প্রতিক্রিয়া হার ধ্রুবক সঙ্গে শক্তিশালী ·OH scavengers হয়

. বাইকার্বোনেট (

) · OH (এর সাথে অপ্রয়োজনীয় প্রতিক্রিয়াশীলতা প্রদর্শন করে

) কার্বনেট প্রজাতির বন্টন পিএইচ-এর উপর নির্ভর করেঃ উচ্চ পিএইচ

এবং এটি র্যাডিক্যাল স্কেভিং এফেক্ট বাড়িয়ে তোলে।
3.7 প্রতিক্রিয়া তাপমাত্রা
ফোটোক্যাটালিটিক প্রতিক্রিয়া হার এবং তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক সাধারণত আরেনীয়াস সমীকরণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, তবুও তাপমাত্রা প্রভাবগুলি লক্ষ্য দূষণকারীদের মধ্যে পৃথক হয়।তাপমাত্রা বৃদ্ধি সঙ্গে প্রতিক্রিয়া হার সামান্য বৃদ্ধি; ক্লোরোফর্ম বিভাজনের জন্য, বিশেষ করে উচ্চ আলোর তীব্রতার অধীনে, উচ্চ তাপমাত্রা · OH র্যাডিক্যালগুলির ত্বরিত পুনর্মিলনের কারণে বিভাজনকে দমন করে।আলোকবিশ্লেষণে তাপমাত্রার উপর দুর্বল নির্ভরতা রয়েছে এবং পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায় দক্ষতার সাথে কাজ করে.
আলোকবিশ্লেষণের সম্ভাব্য সুবিধা এবং প্রধান বাধা
পাঁচটি মূল সুবিধা
1. শক্তি সঞ্চয়ঃ সূর্যের অপরিসীম বিকিরণকে আলোর উৎস হিসেবে ব্যবহার করে
2. শক্তিশালী খনিজীকরণ ক্ষমতাঃ বেশিরভাগ জৈব দূষণকারী পদার্থকে বিচ্ছিন্ন করে এবং ভারী ধাতুগুলিকে স্থির করে
3. উচ্চ নিরাপত্তাঃ অনুঘটকগুলির চমৎকার স্থিতিশীলতা, অ্যান্টি-ফোটোক্রোসিং পারফরম্যান্স এবং অ-বিষাক্ততা রয়েছে
4হালকা প্রতিক্রিয়া শর্তাবলীঃ পিএইচ বা তাপমাত্রার উপর কোন কঠোর প্রয়োজনীয়তা নেই
5. নমনীয় স্কেলযোগ্যতাঃ নিয়মিত প্রসেসিং লোড সহ ছোট এবং বড় আকারের চিকিত্সা সিস্টেমে প্রযোজ্য
দুটি প্রধান প্রযুক্তিগত বাধা
1- ফটোক্যাটালিস্টের অভ্যন্তরীণ কার্যকারিতা অপর্যাপ্ত
2. ফোট্রিয়াক্টরগুলির ভিতরে হালকা অনুপ্রবেশ দূরত্ব সীমিত
অধ্যায়ের সারসংক্ষেপ
টিআইও 2 ফটোক্যাটালিসিস আলোর উত্তেজনার অধীনে ফটোজেনেরেটেড ইলেকট্রন-হোল জোড়া তৈরি করে, যা জৈব দূষণকারীগুলিকে খনিজীকরণের জন্য অনুঘটক পৃষ্ঠের উপর · OH এর মতো প্রতিক্রিয়াশীল অক্সিজেন প্রজাতি উত্পাদন করে।TiO2 এর উচ্চ ক্যাটালিটিক কার্যকারিতার কারণে পছন্দসই ফটোক্যাটালিস্ট হিসাবে দাঁড়িয়েছে, উচ্চতর রাসায়নিক স্থিতিশীলতা এবং জৈব নিরাপত্তা।বহির্মুখী ইলেকট্রন গ্রহণকারী এবং অজৈব আয়ন যৌথভাবে সামগ্রিক ফটোক্যাটালিটিক দক্ষতা নির্ধারণ করেপরবর্তী অধ্যায়ে ক্যাটালাইস্ট সংশোধন প্রযুক্তি এবং ফোট্র্যাক্টর ইঞ্জিনিয়ারিং-এর উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে ক্যাটালাইস্টের কার্যকারিতা এবং আলোর ব্যবহারের দক্ষতা আরও বাড়ানোর উপায় আলোচনা করা হবে।