محفز ضوئي شمسي لتنقية مياه الصرف
العنوان الرسمي للبراءة
محفز ضوئي قائم على نترات هيدروكسي النحاس/سيليكات الكالسيوم @نتريد الكربون بطور الجرافيت (Cu.SUB.2.(OH).SUB.3.NO.SUB.3./CaSiO.SUB.3.@g-C.SUB.3.N.SUB.4.) لمعالجة مياه الصرف
العنوان الإنجليزي: Copper hydroxy nitrate/calcium silicate @graphite-phase carbon nitride (Cu2(OH)3NO3/CaSiO3@g-C3N4) based photocatalyst for wastewater treatment
الاختراع
الاختراع
المشكلة
قد تقاوم الملوثات العضوية في مياه الصرف المعالجة التقليدية، بينما تعاني بعض المحفزات الضوئية من ضعف مساحة السطح أو سرعة إعادة اتحاد الشحنات أو التكتل أو رشح المعادن.
أهميتها
قد يقلل محفز مستجيب لضوء الشمس الطلب على الطاقة الخارجية للمعالجة النهائية لمياه الصرف إذا ثبتت إزالة الملوثات وتمعدنها وثبات المادة وسلامتها البيئية.
النهج
تعرض الطريقة محلولًا ملوثًا ومركبًا نانويًا من Cu2(OH)3NO3/CaSiO3@g-C3N4 مباشرة لضوء الشمس. وتُرسب عملية بمساعدة الميكروويف قضبانًا وأسلاكًا نانوية من نترات هيدروكسي النحاس وسيليكات الكالسيوم على صفائح مسامية من نيتريد الكربون الغرافيتي.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات التي قد تستفيد مطوري معالجة مياه الصرف ومصنعي المحفزات الضوئية ومشغلي الصرف الصناعي والمختبرات البيئية وباحثي الأكسدة المتقدمة المدفوعة بالطاقة الشمسية.
القيمة المحتملة
تجمع المنصة فجوة نطاق ضمن مجال الضوء المرئي ونيتريد كربون مساميًا عالي مساحة السطح وبنى نانوية من النحاس والكالسيوم مشكلة بالميكروويف للمعالجة المباشرة بضوء الشمس.
الخلفية
الخلفية
قد تحتوي مياه الصرف الصناعية على مركبات عضوية ثابتة وأيونات معدنية سامة. ويجذب الامتزاز والتحفيز الضوئي الاهتمام لأنهما قد يركزان الملوثات على الأسطح ويستخدمان الضوء لدفع التحلل، إلا أن نيتريد الكربون الغرافيتي وحده محدود المساحة وسريع إعادة اتحاد الإلكترون والفجوة. وقد تحسن إضافة الأطوار غير العضوية الشكل وسلوك الشحنة لكنها تقدم مخاطر التكتل والرشح. ويصف المنشور مركبًا من نترات هيدروكسي النحاس وسيليكات الكالسيوم ونيتريد الكربون؛ ولا توفر الأدلة المستخرجة بيانات كمية للتحلل أو التمعدن أو سمية النواتج أو إعادة الاستخدام.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
يتكون CaSiO3 من أملاح الكالسيوم والسيليكات، بينما يُنتج g-C3N4 بتسخين اليوريا. وتُجمع مكونات CaSiO3 وg-C3N4 وملح النحاس في مذيب غليكولي وتُعالج بالميكروويف عند 160–200 درجة مئوية وضغط 4–6 بار لمدة 30–90 دقيقة. ويحتوي المنتج على قضبان وأسلاك نانوية فوق صفائح مسامية، وله فجوة نطاق مذكورة 2.6–2.8 إلكترون فولت ومساحة BET مقدارها 140–160 م²·غ−1، ويُلامس بالملوثات تحت ضوء الشمس المباشر.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- تحلل ملوثات مياه الصرف العضوية بضوء الشمس.
- المعالجة الضوئية النهائية لبعض أنواع الصرف الصناعي.
- أبحاث مواد الأكسدة المتقدمة بالطاقة الشمسية.
- تطوير مركبات مسامية من نيتريد الكربون.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- يُحدد ضوء الشمس المباشر مصدرًا للإشعاع.
- تجمع المعالجة بالميكروويف مكونات المادة الثلاثة.
- تُحدد خصائص القضبان والأسلاك والصفائح النانوية والمسام وفجوة النطاق ومساحة السطح.
- يتبع سلوك الامتزاز المذكور نموذج حركية شبه من الرتبة الأولى.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
يُوصف تخليق مختبري وتوصيف بنيوي وبصري وامتزازي؛ ولم يثبت التحلل الكمي للملوثات أو إعادة الاستخدام أو التشغيل بالتدفق أو التحقق المستقل.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
قد يهم المحفز مطوري معالجة مياه الصرف بالطاقة الشمسية. ويتطلب التقييم التجاري حركية مستقلة خاصة بكل ملوث وبيانات الإزالة والكربون العضوي الكلي وتوحيد جرعة الضوء وتحليل النواتج الثانوية ورشح النحاس والجسيمات واسترجاع المحفز وإعادة استخدامه وتجارب مياه واقعية وتدفق مستمر واقتصاديات توسيع الميكروويف والمقارنة بعمليات الأكسدة المتقدمة المعروفة.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- C01G3/08المركبات المحتوية على فلزات غير المشمولة بالفئتين الفرعيتين C01D أو C01F
- B82Y30/00الاستخدامات أو التطبيقات المحددة للبنى النانوية؛ قياس البنى النانوية أو تحليلها؛ تصنيع البنى النانوية أو معالجتها
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- B82Y30/00الاستخدامات أو التطبيقات المحددة للبنى النانوية؛ قياس البنى النانوية أو تحليلها؛ تصنيع البنى النانوية أو معالجتها
- C01G3/08المركبات المحتوية على فلزات غير المشمولة بالفئتين الفرعيتين C01D أو C01F
- C01P2006/12مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2004/04مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2002/01مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2004/16مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2006/14مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2002/84مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2004/45مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- Y02W10/37تقنيات التخفيف من تغير المناخ المتعلقة بمعالجة مياه الصرف أو إدارة النفايات
- C01P2002/72مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2006/16مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2006/40مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولبابكر يعقوب الهادي عبد الخير
- مخترعمحمد خيري عبد الفتاح عمران
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- محفز ضوئي
- معالجة مياه الصرف
- نترات هيدروكسي النحاس
- سيليكات الكالسيوم
- نيتريد الكربون الغرافيتي
- تخليق بالميكروويف
- ضوء الشمس
- ملوثات عضوية
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.