بررسي حذف بي فنيل هاي پلي كلرينه با استفاده از نانولوله كربن تك جداره (0، 14)

Investigation of PCB removal by single walled carbon nanotube (0, 14)

زمينه و هدف: ظرفيت گرمايي بالا و واكنش پذيري ضعيف بي فنيل هاي پلي كلرينه باعث شده بقاياي آن ها از چند دهه قبل در محيط حضور داشته و با تجمع در بافت جانوران موجب ايجاد جهش هاي ژنتيكي شده و مواجهه با آن ها روند ابتلا به بيماري هاي مزمن را سرعت بخشد. طي ساليان اخير حذف آلاينده مذكور از اكوسيستم هاي طبيعي به يكي از دغدغه هاي زيست محيطي تبديل شده است. هدف اين مطالعه بررسي قابليت نوع خاصي از نانولوله هاي كربني جهت حذف و شناسايي يكي از گونه هاي خطرناك PCBs مي باشد. روش بررسي: تحقيق پيش رو با استفاده از مدل سازي به روش نانوتكنولوژي محاسباتي، امكان حذف اين تركيبات را مورد كنكاش قرار دهد. بدين منظور، اين مطالعه نظري با استفاده از روش هاي نيمه تجربي و MNDO، جذب و تجزيه PCB-153 را در برهمكنش با ديواره نانولوله كربن تك جداره زيگزاگ (0، 14) طي دو فرآيند 6 مرحله اي شبيه سازي و محاسبه نموده است. 6 مرحله اول شامل تجزيه آلاينده به گونه حد واسط (1و2و4- تري كلروبنزن) و 6 مرحله دوم دربردارنده محاسبات مربوط به شكست حد واسط به محصولات نهايي (1و2- دي كلروپروپان و 1- كلروپروپان) مي باشد. يافته ها: طي دو برهمكنش مورد بررسي شده، انرژي كل، انرژي آزاد گيبس، انرژي بستگي و آنتالپي در حالت گذار كاهش قابل توجهي را نشان مي دهند. علاوه بر اين پارامترهاي انرژي هسته اي و ممان دوقطبي در فازگذار نمايانگر افزايش معني داري در مقادير خود هستند. همچنين رسانايي نانولوله هنگام جذب و تجزيه آلاينده و حد واسط به مقدار قابل توجهي افزايش مي يابد. نتيجه گيري: پارامترهاي ترموديناميك به دست آمده از برهمكنش مذكور حاكي از آن است كه واكنش جذب شيميايي PCB-153 و حذف آن با استفاده از نانولوله كربني مورد بررسي به طور خودبخودي انجام پذير است و اين نانولوله زيگزاگ مي تواند ابزار مناسبي جهت رديابي و تجزيه ي آلاينده مذكور باشد.

Background and aims: High heat capacity and low reactivity of polychlorinated biphenyls (PCBs) are two main factors which have had a pivotal role in their longevity in the environment since several decades ago. Accumulation of these pollutants in animal tissues leads to mutations and exposure to them accelerates the prevalence of chronic disorders. During the recent years, removal of PCBs from natural ecosystems has been considered as one of the controversially environmental challenges. This study is supposed t5gj investigate the capability of a specific kind of carbon nanotubes for detection and degradation of a hazardous type of PCBs. Methods: The study investigates the possibility of PCB-153 removal by using computational nanotechnology. To shoot this target, this theoretical study has simulated and calculated the absorption and degradation of PCB-153 through interaction with the wall of zigzag (0, 14) single-walled carbon nanotube over two six-step processes. The first six-step includes the decomposition of the pollutant into an intermediate species (1,2,4- Trichlorobenzene). In the second six-step, the breakdown of the intermediate to the final products (1,2-dichloropropane and 1-chloropropane) has been calculated. Results: During the interactions, the total energy, Gibbs free energy, binding energy, and enthalpy show a considerable decrease in the phase transition. Moreover, nuclear energy and bipolar moment show a significant increase in the phase transition. Additionally, when adsorbing and decomposing PCB-153, the conductivity of the nanotube surges markedly. Conclusion: The thermodynamic parameters obtained from the interactions demonstrate that the absorption and degradation of PCB-153 using the zigzag (0, 14) single-walled carbon nanotube can be done spontaneously. In fact, this nanotube could be a suitable tool for detection and breakdown of the pollutant.