زمینه و هدف: ترکیبات آلی فرار به دلیل اثرات مختلف بر روی سلامت افراد، از نگرانی‌های زیست‌محیطی به شمار می‌آیند. این ترکیبات گروه بزرگی از مواد ازجمله تولوئن را شامل می‌شوند، امروزه بکار بستن بسترهای کاتالیستی یکی از راه‌های کنترلی این آلاینده‌ها می‌باشد که در این تحقیق به بررسی کارایی حذف فتوکاتالیستی بخار تولوئن با استفاده از نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم ) (TiO₂ تثبیت‌شده بر روی زئولیت سنتزی نوع 5 (ZSM-5) پرداخته شده است.
روش بررسی: ابتدا بستر ZSM-5 به‌صورت گرانول تهیه شد. سپس نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم با نسبت وزنی 5 درصد بر روی آن تثبیت شدند. به‌منظور تعیین ویژگی‌های بسترها از آنالیزهای BET، BJH، XRD، EDS‌ و SEM استفاده شد. درنهایت عملکرد بسترها در حذف بخار تولوئن در دو غلظت ppm50 و ppm300 در سیستم دینامیک موردبررسی قرار گرفت.
یافته‌ها: نتایج حاصل از آزمایش‌های دستگاهی نشان داد که ZSM-5 دارای سطوحی متخلخل با سطح ویژه m²/g 356.4 بوده که بعد از کلسینه کردن در دمای °c 450 به m²/g 332.5 کاهش یافت. نتایج حاصل از فرایند تجزیه فتوکاتالیستی نشان داد که بستر ZSM-5/TiO₂ بهترین کارایی را در غلظت ppm50 داشته به‌طوری‌که موفق به حذف 42% بخارهای تولوئن گردید.
نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج کسب‌شده در این تحقیق می‌توان نتیجه گرفت که تثبیت نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم بر روی زئولیت ZSM-5 می‌تواند روش مناسـبی جهت حذف بخارهای تولوئن و دیگر آلاینده‌های مشابه باشد.

Background and aims: Volatile organic compounds (VOCs) are of environmental concern because of their adverse effects on human health. VOCs contain a large group of substances like toluene. Today application of catalytic beds is one the ways to control these kinds of emissions. In this study photocatalytic removal of toluene vapour by titanium dioxide nanoparticles immobilized on ZSM-5 zeolite have been investigated.
Methods: First, the bed of ZSM-5 was prepared in the form of granules. Next, titanium dioxide nanoparticles with ratios of 5 wt% were stabilized on it. To determine their characteristics, samples were used from BET, BJH and SEM analyses. Finally, the performance of the beds in the removal of toluene vapors at two concentrations of ppm 50 and 300 ppm in the dynamical system was investigated.
Results : The result of tests showed that ZSM-5 has a porous surfaces with surface area of 356.4 m²/g. That after the calcination at temperature of 450°c it decreased to 332.5 m²/g. The results of the photocatalytic degradation process showed that the best performance of ZSM-5/TiO₂ bed was at concentration of 50 ppm, so that was able to remove 42% toluene vapors.
Conclusion: According to the results obtained in this study, it can be concluded that stabilization of titanium dioxide nanoparticles on the ZSM-5 zeolite can be a good method to remove toluene vapors and other similar pollutants.