ساختارC35H25N7Na2O10S2فرمول شيميايي100-50حلاليت در آب در دماي C?19 (mgL-1)507طول موج حداکثر جذب (nm)72/813وزن مولکولي(gmol-1)
رنگ قرمز مستقيم 23 مانند ساير رنگهاي آزو توسط روشهاي تصفيه بيولوژيکي به سختي از بين مي رود که اين به سبب ساختار پيچيده و مقاوم آنهاست. همچنين به خوبي آشکار شده است که رنگزاهاي آزو قابل حل در آب وقتي که وارد بدن مي شوند توسط آنزيمهاي زيستي و ميکروب هاي روده به آمين هاي آروماتيک متناظر شکسته مي شوند که اين ترکيبات مي توانند منجر به سرطان در انسان شوند. از طرف ديگر تخريب رنگزاهاي آزو توسط واکنش هاي غيرهوازي منجر به توليد آريل آمين مي شود که عموماً از ترکيبات اوليه سمي تر هستند]12و11[.
رنگزاي راکتيو آبي 196
در سالهاي اخير استفاده وسيع از رنگ هاي راکتيو باعث تاثير بر روي روش هاي متداول تصفيه ي صنايع نساجي شده است]13[. رنگهاي راکتيو سولفوناته، آنيوني و بسيار محلول در آب بوده نسبت به نور و عوامل مقاوم بوده و در محيطهاي طبيعي بسيار پايدارند و جذب آنها بر روي تودههاي بيولوژيکي ضعيف است و عمدتا داراي تجزيه بيولوژيکي ضعيف در شرايط هوازي هستند]14[. در ترکيب شيميايي رنگهاي راکتيو براي بالا بردن درجه تثبيت رنگ مقادير زيادي نمک و اوره( به ترتيب gL-1 60 و 200) وجود دارد و به همين جهت، 50%-10% رنگ با الياف واکنش نميدهد و به صورت هيدروليز شده در فاز آب باقي ميماند. بنابراين هنگام استفاده از اين رنگها پساب رنگي با شدت رنگ بالا ايجاد خواهد شد]14 و 13[. بنابراين دفع آنها به درون آبهاي پذيرنده نه تنها به روي جنبههاي زيبا شناختي تاثير ميگذارد بلکه ايجاد مشکلات جدي زيست محيطي از طريق جلوگيري از انتقال و جذب نور خورشيد درون جريانهاي آبي و کاهش فعاليت فتوسنتز محيطهاي آبي مينمايند]15و14[. رنگ راکتيو آبي 19 جزو رنگهاي آنتراکينون در برابر فرايند اکسايش شيميايي بسيار مقاوم است]14[.
جدول1-3: مشخصات رنگ راکتيو آبي 19
مشخصات رنگ راکتيو آبي19آنتراکينوننوع
ساختارفرمول شيميايي50حلاليت در آب در دمايF? 70(mgL-1)593طول موج حداکثر جذب (nm)5/626وزن مولکولي(gmoL-1)
1-5 تصفيه آب
کيفيت آبهاي مورد نياز براي مصارف خاص بندرت با اختصاصات آبهاي طبيعي مطابقت ميکند. آب آشاميدني آبي زلال، خنک، بي رنگ، بي بو، بدون مزه خاص و عاري از عوامل بيماريزا و سمي، چنين آبي در طبيعت نادر است]16[.
1-5-1 اصول کلي تصفيه فاضلاب
چنانچه پيشتر بيان نموديم، تفاوت اصلي فاضلاب با آب تميز فراواني مواد خارجي و به ويژه مواد آلي در آن است لذا هدف از تصفيه عبارتست از:
الف- گرفتن مواد معلق و شناور از فاضلاب.
ب- اکسيداسيون مواد ناپايدار آلي موجود درفاضلاب و تبديل آن به مواد پايدار مانند نيتراتها، سولفاتها و فسفاتها و سپس تهنشين ساختن و جداسازي مواد.
ج- جداسازي مواد سمي محلول و نامحلول از فاضلاب نظير ترکيبات فلزات سنگين.
د-گندزدائي و کشتن ميکروبهاي فاضلاب]1[
تصفيه فاضلاب چه وقتي که به صورت مصنوعي و در تصفيه خانه انجام ميگيرد و چه زماني که به صورت طبيعي و خودبخودي رخ ميدهد به سه گونه ممکن است انجام شود:
1- تصفيه مکانيکي يا تصفيه فيزيکي.
2- تصفيه زيستي يا تصفيه بيولوژيکي.
3- تصفيه شيميايي.
روشهاي فيزيکي حذف مواد آلاينده در آب
به آن دسته از روش‌هايي كه در آن از فرآيندهاي فيزيكي جهت حذف آلاينده‌ها از پساب استفاده مي‌شود، اصطلاحاً روش‌هاي فيزيكي تصفيه پساب گفته مي‌شود و مي‌توان به مواردي که در ادامه ميآيد اشاره كرد:
تابش7
در اين روش مقادير كافي اكسيژن حل شده لازم است تا مواد آلي به طور کامل به وسيله تابش شكسته شوند. برخي رنگ‌ها و مولكول‌هاي فنلي به وسيله اين روش در مقياس آزمايشگاهي حذف مي‌شوند]17[.

1-5-2-2 جذب سطحي8
تكنيك‌هاي جذب سطحي اخيراً به خاطر كارآيي‌شان در حذف آلاينده‌ها توجه بيشتري را جلب نمودهاند و فرآيندي است كه از نظر اقتصادي امكان‌پذير است. تصفيه پساب و آلودگي‌زدايي به وسيله تكنيك جذب سطحي به عواملي مانند برهمکنشهاي آلودگي و جاذب، مساحت جاذب، اندازه ذرات جاذب، دما، pH و زمان تماس بستگي دارد]18 [.
شناورسازي9
شناورسازي شامل فرآيند تبديل مواد معلق و بعضي از كلوئيدها، امولسيونها و مواد محلول، به مواد شناور است. دو نوع فرآيند شناورسازي وجود دارد كه عبارتند از: شناورسازي خلاء و شناورسازي فشاري. در واحدهاي شناورسازي خلاء، ابتدا پساب به مدت 30 ثانيه با همزن مكانيكي هوادهي شده و پساب تا حدودي اشباع از هواي محلول وارد حوضچه خلاء با فشار دروني حدود 3/0 اتمسفر مي‌شود. اين خلاء حبابهاي هوا را بالا آورده و سبب شناورسازي مي‌شود. در شناورسازي فشاري، هواي تحت فشار حدود 5/2 اتمسفر به مدت يك دقيقه به پساب در حوضچه شناورسازي در معرض جو وارد مي‌شود. مواد معلق كلوئيدي به وسيله حبابهاي كوچك بالا رونده به دام مي‌افتند و سپس به كمك پمپهاي لجن‌كشي، لجن‌هاي شناور به طور رويه‌گيري جدا مي‌شوند] 17[.

روشهاي بيولوژيکي حذف مواد آلاينده از آب
يكي از مهم‌ترين روشهاي تصفيه پسابهاي صنعتي، تصفيه بيولوژيكي10 است. هدف اصلي اين روش، تبديل مواد آلي به محصولهاي ثانويه قابل تجزيه توسط موجودات ذره‌بيني (ميكروارگانيسم‌ها) است، به نحوي كه محصولهاي توليد شده براي محيط زيست بي‌ضرر و يا قابل جداسازي باشند. در اين فرآيند، انواع موجودات ذره‌بيني از جمله باكتريها، پروتوزوآها، قارچها و جلبكها نقش فعالي را ايفا مي‌كنند]18 [.
روشهاي شيميايي حذف مواد آلاينده در آب
-ته نشيني شيميايي11
-اکسيداسيون شيميايي
توسط اکسندههايي از قبيل کلر، هيپوکلريتها، دي اکسيد کلر، ازون، پراکسيد هيدروژن، پراکسي دي سولفات پتاسيم، پرمنگنات پتاسيم.
-اکسيداسيون الکتروشيميايي
تصفيه شيميايي پساب ممكن است به يكي از دلايل زير انجام گيرد:
– به عنوان پيش تصفيه براي حذف مواد رنگي، معلق ريز و كلوئيدي
– به عنوان روش كامل تصفيه، در اين روش از فعل و انفعالاتي چون ته‌نشيني، ازوناسيون، اكسيداسيون شيميايي و اكسيداسيون فوتوشيميايي استفاده خواهد شد.
به منظور حذف گونههاي سمي آلي موجود در پسابها، از قبيل ترکيبات آروماتيک هالوژندار که در برابر تصفيه بيولوژيکي مقاوماند و با خواص سمي خود باعث از بين رفتن ميکروارگانيسمها ميگردند؛ از فرآيند اکسيداسيون شيميايي استفاده ميشود]1[. البته اين روشها در عمل داراي محدوديتهايي هستند از جمله اينکه، اين روشها در حذف بسياري از آلايندهها نظير مواد آلي کلردار با کارايي پايين عمل ميکنند. بدين علت در يکي دو دهه اخير از روش‌هاي جديدي به منظور رعايت هر چه بيشتر مقررات مورد نظر سازمانهاي حفاظت محيط زيست استفاده شده است. اين روش‌هاي تجزيه‌اي، فرآيندهاياکسايش پيشرفته12(AOP) نامگذاري شده‌اند]19 [.
فرايندهاي اکسايش پيشرفته
ويژگي‌ عمده اين فرآيندها اين است كه در دما و فشار محيط قابل انجام هستند. بخش مورد توجه فرآيندهاي اکسايش پيشرفته در اکسايش مواد آلي به دي اکسيد کربن و آب و مواد معدني است. اگرچه فرآيندهاي اكسيداسيون پيشرفته به گروه هاي متعددي تقسيم مي‌شوند ولي ويژگي‌ مشابه همه آنها توليد راديکال هاي بسيار فعال با قابليت اکسيد کنندگي بالا مانند راديکال هيدروکسيل و راديکال سولفات ميباشد. ذرات راديکالي در سيستم هاي هموژن مي توانند از طريق انتقال الکترون توسط فلزات واسطه که باعث فعال شدن اکسنده مي شوند از طريق فتوليز اکسنده (فعال شدن اکسنده به وسيله تابش فوتون)، از طريق ترموليز اکسنده (فعال شدن اکسنده به وسيله حرارت) و سونوليز اکسنده و يا از طريق سيستم هاي ناهمگن (مانند استفاده از فتوکاتاليزور TiO2) تشکيل شوند] 20[.
راديكال‌هاي هيدروكسيل گونه‌هاي اكسيد كننده بسيار فعالي هستند كه با ثابت سرعت(M-1s-1 109- 106) به تركيبات آلي حمله نموده و آنها را تخريب مي‌نمايند. انتخاب‌گري راديكال‌هاي هيدروكسيل در حمله به آلاينده‌هاي آلي خيلي كم است. اين ويژگي در واقع يك خاصيت مفيد براي يك اكسيد كننده است كه در تصفيه پساب و به منظور حل مسايل و مشكلات آلاينده‌ها استفاده مي‌شود.
تحقيق دربار? پتانسيل استفاده از فرايندهاي اکسايش پيشرفته براي تصفيه آب هاي آلوده براي بسياري از دانشمندان و مهندسان امري بسيار جذاب شده است چرا که عملکرد ذرات راديکالي که در اين فرايند ها توليد مي شوند مشابه فرايندهاي اکسايشي است که به طور طبيعي به وقوع ميپيوندند (مانند تصفيه بيولوژيکي) اما سرعت توليدي بسيار بيشتر و عملکردي سريعتر و قويتر دارند و از آنجا که عامل زمان امري هزينه بر است با کاهش زمان تصفيه هزينه هاي تصفيه را کمتر مي کنند]20 [.
در شكل(1-1) فهرستي از فرآيندهاي اكسيداسيون پيشرفته ارائه شده است. همانطور كه در اين شکل نشان داده شده است فرآيندهاي اكسيداسيون پيشرفته در يک دسته بندي کلي، ساده و مقدماتي به سه دسته فرآيندهاي اكسيداسيوني، فتواكسيداسيوني (که هر دسته خود به کاتاليزوري همگن و ناهمگن قابل تقسيم بندي مي باشند) و فتوكاتاليزوري تقسيم‌بندي مي‌شوند. در فرآيندهاي اكسيداسيوني از يک اکسنده همراه با کاتاليزور جهت فعال سازي اکسنده (فلزات واسطه يا حرارت يا امواج اولتراسونيک) استفاده مي شود. فلزات واسطه طي مکانيزم انتقال الکترون منجر به فعال سازي اکسنده مي گردند. در فرآيندهاي فتواكسيداسيوني از تركيب اشعه فرابنفش با يك اكسيدكننده نظير H2O2 و يا O3 و به تازگي نمک هاي پراکسي مونو سولفات و پراکسي دي سولفات گاهي در حضور يک کاتاليزور استفاده ميشود. در فرآيندهاي فتوكاتاليزوري از تركيب اشعه فرابنفش و يك فتوكاتاليزور نيمهرسانا نظير ZnO، TiO2وغيره استفاده ميشود. تجزيه مواد رنگزا توسط فرايند هاي اکسايش پيشرفته به عواملي همچون pH، غلظت کاتاليزور، غلظت سوبسترا و حضور پذيرنده هاي الکتروني نظير هيدروژن پراکسيد و پتاسيم پرسولفات بستگي دارد]21 [.
شکل1-1: فرايند هاي اکسايش پيشرفته]20[
1-6-1پرتو UV
همانطور که قبلا بيان شد، در برخي فرآيندهاي اکسايش پيشرفته از تابش UV كه از لامپهاي UV و يا از نور خورشيد ساطع مي‌شود به عنوان منبع نور استفاده مي‌شود که در اين بخش اين پرتوها بيشتر معرفي ميگردند. ناحية UV تقريباً محدوده nm 400-100 از امواج الکترومغناطيسي را به خود اختصاص مي‌دهد. انرژي تابش‌هاي UV بيشتر از نور مرئي و كمتر از ناحية اشعه ايكس مي‌باشد. اين ناحيه برپايه تأثير بيولوژيكي به سه ناحية زير تقسيم مي‌شود:
1) UV-A با گستر? nm400-315
2) UV-B با گستر?nm 315-280
3) UV-C با گستر?nm 280-100.
UV-A كه به نور سياه معروف است با داشتن حداقل انرژي اثرات زيان بار كمتري دارد، و باعث فلورسانس در رنگ¬هاي خاص مي‌گردد و در نور خورشيد نيز وجود دارد.
انرژي UV-B بيشتر از UV-A است. اين بخش از نور UV به طور كامل توسط لايه ازون جذب نمي‌شود. به علت انرژي زياد، UV-B داراي خاصيت ميكروب كشي است.
UV-C بطور كامل توسط هوا جذب مي‌شود و در نور خورشيد مشاهده نمي‌شود. تابش آن به پوست باعث بروز سرطان مي‌شود و به چشم آسيب هاي جدي مي¬رساند. به علت اينكه لامپهاي UV-C توانايي ميكروب‌كشي بالايي دارند از اين لامپ¬ها براي ميكروب زدايي از آب و هوا استفاده مي‌شود ]21[. در بيشتر فرايندهايي که در آنها از تابش نور UV استفاده مي¬شود پرتو نوع UV-C بکار گرفته مي شود
فرايند هاي فتو اکسيداسيوني (فتوليزي)

1-6-2-1 فتوليز همگن13
در اين فرايند ها با استفاده از تابش نور UV از اکسنده هايي مانند پراکسيد هيدروژن، ازون يا پراکسي دي سولفات و يا ترکيبي از آنها براي توليد راديکال هاي هيدروکسيل و تخريب آلاينده استفاده مي کنند. فعال سازي اکسنده با تابش نور UV بسته به ساختار اکسنده منجر به شکافت يکسان پيوند پروکسيد (-O-O-) و تشکيل SO4¯• وOH• ميشود]20 [.
از فرآيندهاي فوتوليز همگن ميتوان فرآيندهاي UV/ H2O2 و UV/ S2O82- و UV/O3 را نام برد. در اين فرآيند ها ممکن است از کاتيون هاي فلزات واسطه نيز به عنوان کاتاليزور و براي سرعت بخشيدن به توليد راديکال هاي فعال از طريق دو مسير با هم ترکيب شده استفاده شود. واکنش هاي فتو فنتون مثال موفقي از اين دسته از فرايندها مي باشد]20[.
فتوليز ناهمگن14 (فرايند هاي اکسايشي فتوکاتاليزي ناهمگن)
اين فرايندها درواقع استفاده از نور UV براي فعالسازي اکسنده در حضور کاتاليزور است که داراي فازي غير از فاز ساير اجزاي محلول (فاز مايع) ميباشد. اين فرآيند ها شامل استفاده از سوسپانسيون هاي فتوکاتاليزورهاي نيمههادي يا فوتوکاتاليستهاي تثبيتشده روي يک بستر ثابت براي به دام
انداختن نور و توليد راديکالهاي هيدروکسيل يا راديکالهاي ديگر در سطح محلول فوتوکاتاليست ميباشد. وابسته به نوع فوتوکاتاليست و شرايط محلول ميتوان از نورمرئي به جاي نور UV استفاده کرد]21 [.
واکنش هاي انتقال الکترون)فرايند اکسيداسيوني)
در اين واکنشها از طريق مکانيزم انتقال الکترون به کمک فلزات واسطه، ماده اکسنده مي تواند احيا شود و توليد راديکال هاي فعال که توانايي بالايي در حذف آلايندههاي آلي را دارند، نمايد. اگر مقدار کافي از يک کاتيون فلزي دو ظرفيتي به عنوان دهنده الکترون وجود داشته باشد، بهعنوان مثال آنيون پرسولفات مطابق واکنش زير مي تواند تبديل به راديکال سولفات شود] 22[.

فرايندهاي فتوکاتاليزوري
فرايندهاي فتوکاتاليزوري يکي از مجموعهاي از روشهاي اکسايشپيشرفته در حذف آلاينده ها است. در اين فرايندها از يک فتوکاتاليزور و يک منبع نوري مناسب براي تخريب ماده آلي طي فرايند فتوکاتاليزوري استفاده ميشود. در فرايند فتوکاتاليزوري، انرژي نور حاصل از يک منبع نوري با تهيه يک الکترون از نوار ظرفيت15 فتوکاتاليزور به نوار هدايت16 و انجام يک سري از واکنشها منجر به تشکيل راديکالهاي هيدروکسيل ميشود. راديکالهاي هيدروکسيل به دليل داشتن پتانسيل بالا با حمله به بيشتر ترکيبات آلي موجب اکسايش آنها ميشود. در فرآيندهاي فتوکاتاليستي از ترکيبات اکسيدي نظير ,WO3 ,SrO2 ,Fe2O3 TiO2، ZnO، ZrO2، CeO2،V2O5 و فرمهاي القايي و کوپلينگ آنها] 24-23[، و همچنين ترکيبات سولفيدي نظير CdS و ZnS به عنوان فوتوکاتاليزور در تجزيه انواع مواد رنگزا استفاده ميشود. در بين نيمه هاديهايي که به عنوان کاتاليزور براي توليد راديکال هيدروکسيل در فرايندهاي فتوکاتاليزوري استفاده ميشود، استفاده از تيتانيم دي اکسيد(TiO2) به عنوان فتوکاتاليزور براي اکسايش ترکيبات آلي نسبت به ساير نيمههاديها محبوبتر بودهاست که دليل آن سادگي و کثرت توليد TiO2 ، قيمت ارزان و دسترسي آسان، قدرت و سازگاري بيشتر آن با محيط زيست، عدم شكلگيري حد واسطهاي پايدار فوتوكاتاليزوري در محيط واکنش است همچنين حفراتي كه دراثر تابش نور (در سيستم الکترون _حفره) بر سطح آن حاصل مي شود بسيار اكسنده ميباشد. بعلاوه TiO2 از نظر شيميايي بسيار پايدار بوده در برابر خوردگي شيميايي و نوري مقاومت بالايي دارد. همچنين قابليت اكسايش طيف وسيعي از تركيبات آلي به تركيبات بي ضرر نظير CO2 وH2O را دارا ميباشد. به نظر ميرسد ZnO مناسبترين جانشين براي دي اکسيد تيتانيم ميباشد اما با اين حال ناپايدار است و انحلال ZnO بصورت Zn(OH)2 باعث غير فعال شدن کاتاليزور با گذشت زمان ميشود ]26-25 [.

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

فرآيندهاي اکسيداسيون پيشرفته را ميتوان به دو نوع سيستمهاي هتروژن و هموژن تقسيمبندي کرد که در ادامه به شرح فرآيند فوتوکاتاليزوري در حضور کاتاليزور دي اکسيد تيتانيم از نوع سيستم هتروژن و فرآيندهاي فوتواکسيداسيوني در حضور اکسندهي پراکسيديسولفات از نوع سيستم هموژن که فرآيندهاي مورد بحث در اين پروژه هستند، پرداخته ميشود. در ابتدا توضيحاتي در مورد اشعه فرابنفش که مؤلفه اصلي فرآيندهاي مورد بحث ميباشد، ارائه ميشود.
پراکسيديسولفات به عنوان اکسنده در فرآيندهاي اکسايش پيشرفته (AOPs)
اكسنده هايي نظير H2O2، KMnO4، O3 به طور وسيعي در آزمايشگاه هاي فني و تعيين كاربرد تست شده اند. H2O2 پتانسيل اكسايش بالايي (V78/1=E°) دارد و به طور غير گزينشي با تمام آلاينده هاي آلي واكنش ميدهد. ازون نيز يك اكسيده قوي (V07/2=E°) ميباشد و عملكرد آن تاحدودي گزينشي و با تركيبات غني از الكترون ميباشد. در مقايسه با O3 و H2O2، پرمنگنات (KMnO4) تقريباً پايدارتر است (V68/1=E°). با اين وجود در مقايسه O3 و H2O2 ، اكسايش آلاينده ها به وسيله KMnO4 محدودتر است زيرا به طور گزينشي با تركيبات كلردار غير اشباع واكنش ميدهد. اخيراً پراکسي دي سولفات به عنوان يك اكسنده متناوب در شيمي اكسايش آلاينده ها توجه فراواني را به خود جلب كرده است. پراکسي دي سولفات به عنوان اكسنده قوي با پتانسيل كاهش V) 05/2=E°) به طور گسترده اي در بسياري از فرآيندهاي صنعتي نظير پليمريزاسيون و اكسيداسيون سطح فلز، در پالايش سيالات هيدروليك درصنعت نفت يا به عنوان آغازگر واكنش در صنايع پتروشيمي همچنين به عنوان عامل سفيد کننده در صنايع خمير کاغذ به كار مي رود ] 28-27[. پراکسي دي سولفات بطور تجاري به عنوان اكسنده درآناليز کل کربن آلي (TOC)17 و همچنين در اكسايش شيميايي درمحل (ISCO)18 آلايندههاي موجود درخاك وآبهاي سطحي استفاده ميشود ]29 [. پراکسي دي سولفات معمولاًبه صورت نمك هاي آمونيوم، سديم يا پتاسيم وجود دارد]31 [حمل و نقل اين ماده آسان است، قيمت جهاني آن نيز پائين بوده و در کنار قدرت اکسندگي بالا بسيار ارزان‌تر از تركيبات مشابه نظير پراكسيد هيدروژن مي‌باشد.گزارشات متعددي مبني بر كارايي مطلوب پراکسي دي سولفات براي تخريب آلاينده هاي آلي در پساب هاي سمّي و خطرناك در محيط هاي اسيد يا بازي از طريق اكسايش شيميايي مستقيم ارائه شده است. باتوجه به اينكه واكنش هاي پراکسي دي سولفات در دماي معمولي عموماً آرام است، لذا تحريك توسط نور يا حرارت با تجزيه يون هاي پراکسي دي سولفات به يون هاي راديكالي سولفات (معادله 1-2) موجب تسريع فرآيند اكسايش ميشود]31 [.
(1-2)
علاوه برحرارت يا نور ماوراي بنفش، يون هاي فلزات واسطه نيز موجب تحريك پراکسي دي سولفات شده که بر اثر آن راديكال هاي سولفات توليد ميشود كه نسبت به پراکسي دي سولفات پتانسيل كاهشي بسيار بالاتري دارند و پس از توليد به راحتي موجب اکسايش و تخريب مواد آلي آلاينده موجود در محلول ميشوند]32 [.
توجه و علاقهمندي جهت استفاده از پراکسي دي سولفات به عنوان يك اكسنده قوي در اكسايش شيميايي آلاينده ها رو به افزايش است. ويژگيهايي نظير قدرت اكسندگي بالا، واكنش پذيري غير گزينشي، پايداري وحلاليت بالا، ارزاني، بعلاوه بيخطر بودن محصولات جانبي آن و توليد راديکال هاي فعال سولفات براي اکسايش قوي و سريع آلاينده ها، پراکسي دي سولفات را به عنوان يك اكسنده اميد بخش درفرآيند اكسايش پيشرفته تبديل کرده است]27 [.
1-7-1 فرايند UV /S2O82-
فعال سازي اکسنده با تابش نور UV منجر به شکافت يکسان پيوند پروکسيد (پيوند بين اکسيژن- اکسيژن) در مولکول اکسنده(-O-O-) و تشکيل و بسته به ساختار اکسنده ميشود. از آنجا که پرسولفات اکسنده اي متقارن نسبت به طرفين پيوند (-O-O-) است، فعال سازي توسط تابش نور UV منجر به تشکيل دو راديکال سولفات مشابه ميشود(معادلهي (1-3))
انواع مختلفي از پرتو ها (شامل پرتو UV ، پرتو گاما، امواج راديويي پالس) براي توليد راديکال سولفات بکار گرفته شده است؛ ولي معمولاً UV-C (nm254) براي فتوليز اين اکسنده استفاده ميشود که دليل آن انرژي بالا و قابليت جذب بالاي اکسنده در اين طول موج است که ميتواند منجر به ارتعاش باند پيوندي اکسيژن- اکسيژن شده و سرانجام اين پيوند شکسته شود]20 [.
يون پرسولفات و همچنين راديکال سولفات توليد شده بر اثر فتوليز اکسنده توسط تابش نور UV طي واکنش هاي زير با توليد ذرات راديکالي حد واسط ديگر از مولکول هاي آلي ماده آلاينده منجر به شکستن و حذف مواد آلي آلاينده موجود در محلول آبي ميشوند]28[.
(1-3)(1-4)همچنين مواد اكسيد كننده موجود در داخل محلول و حد واسطه‌هاي مربوط در طي واكنش‌هاي زير نشان داده شده است.
(1-5)(1-6)(1-7)(1-8)(1-9)(1-10)(1-11)
فرايندUV/ TiO2/ S2O82-
اين سيستم در واقع استفاده از يک فتوکاتاليزور نيمه هادي (TiO2) ، اکسنده پرسولفات و نور UV به طور همزمان است؛ لذا از مزاياي هر دو سيستم UV/S2O82-(سيستم فتوليزي همگن) و UV/TiO2 (سيستم فتوکاتاليزوري) به طور همزمان بهره ميبرد و از طريق چندين مسير مختلف منجر به حذف مؤثر مواد آلي محلول در آب ميشود. مزاياي استفاده از TiO2 در مقياس نانو نيز به اين مجموعه اضافه ميشود. حذف مواد آلي از آبهاي آلوده توسط اين سيستم مطابق مکانيزم هاي زير اتفاق مي افتد:
مکانيزم اول مکانيزم غيرمستقيم نام دارد.
(1-12)
e-cb و h+vb به ترتيب عبارتند از الکترون در نوارهدايت و حفره الکترون در نوار ظرفيت. هر دوي اين اجزا ميتوانند به سطح فتوکاتاليزور مهاجرت کنند و در آنجا وارد واکنشهاي اکسايش- کاهش با ذرات ديگري که بر سطح فتوکاتاليزور جذبسطحي شدهاند، بشوند. در بيشتر حالات h+vb داراي اين توانايي است که به آساني با مولکولهاي آب جذب شده در سطح فتوکاتاليزور واکنشداده توليد راديکال هيدروکسيل نمايد. راديکالهيدروکسيلتوليدشده به راحتي ميتواند ساختمان ماده آلاينده را تخريب نمايد]35-34[.
(1-13) بخشي از اين جفت‌هاي الكترون- حفره در عرض چند نانو ثانيه با آزاد كردن گرما با هم تركيب مي‌شوند که اين امر باعث کاهش کارايي سيستم ميگردد. هر چه فتوکاتاليزور در انفصال بارهاي ايجاد شده توسط فوتون ( ecb- و hvb+) بهتر عمل کند همجوشي مجدد اين ذرات با يکديگر کمتر بوده، واکنشهاي مطلوب بيشتر خواهد بود]24[. همچنين تلهاندازهاي الکترون نيز ميتوانند از اين عمل جلوگيري کنند. اکسيژن محلول در آب ميتواند به عنوان گيرنده الکترون عمل کند و از همجوشي مجدد جفت الکترون- حفره جلوگيري نمايد.
(1-14)آنيون راديکال پراکسيدي که به روش بالا توليد ميشود ميتواند وارد واکنشهاي ديگر شده و منجر به توليد راديکال که يکي از عوامل تخريب آلاينده آلي است، گردد:
(1-15)(1-16)(1-17)شکل (1-2) شماتيکي از مکانيزم غير مستقيم حذف آلاينده آلي توسط ذرات اکسندهاي است که در تابش نور UV در يک فتوکاتاليزور ايجاد ميشوند.


پاسخ دهید