اکسیداسیون فنتون از آلاینده های آلی با رسوب آبی که توسط اسید آسکوربیک فعال می شود

اخیراً نگرانی فزاینده ای در مورد آلودگی آب های زیرزمینی ناشی از مواد آلی آزاد شده از تولیدات صنعتی، تولیدات کشاورزی و زباله های خانگی وجود دارد. بسیاری از آلاینده‌های آلی در آب‌های زیرزمینی، مانند ترکیبات نیتروبنزن، آفت‌کش‌های آلی کلر و رنگ‌ها، در محیط زیست پایدار بوده و برای انسان سرطان‌زا هستند. آب های زیرزمینی آلی آلوده را می توان با روش های تصفیه فیزیکی، زیست پالایی و اکسیداسیون شیمیایی اصلاح کرد.

در میان این تکنیک‌ها، اکسیداسیون شیمیایی درجا (ISCO) با استفاده از اکسیدان‌های قوی (مانند پرمنگنات، پرسولفات و H2O2) به دلیل کارایی بالا، جذابیت بیشتری پیدا می‌کنند. پرسولفات و H2O2 را می توان برای تولید رادیکال سولفات (SO4٪-) (۲٫۵-۳٫۱ eV) و رادیکال هیدروکسیل (%OH) (2.8 eV) تجزیه کرد، که می تواند طیف گسترده ای از آلاینده های آلی را تجزیه یا حتی معدنی کند.

در مقایسه با اکسیداسیون شیمیایی پرمنگنات و پرسولفات، اکسیداسیون فنتون با استفاده از H2O2 پرکاربردترین روش ISCO برای اصلاح آب های زیرزمینی آلی آلوده است، زیرا H2O2 ارزان و سازگار با محیط زیست است زیرا محصولات جانبی تجزیه آن O2 و H2O هستند. متأسفانه، اصلاح سنتی ISCO آب های زیرزمینی آلوده با فناوری اکسیداسیون فنتون از تزریق آهن اضافی و راندمان پایین ناشی از چرخه ضعیف Fe(III)/Fe(II) رنج می برد.

اسید اسکوربیک، یک احیاکننده و لیگاند طبیعی است، که می تواند بر تبدیل، انحلال و نشست، و فراهمی زیستی مواد معدنی آهن تأثیر بگذارد. در همین حال، برهمکنش جفتی چرخه‌های اسید آسکوربیک و آهن نیز می‌تواند بر تبدیل عناصر سمی و آلاینده‌های آلی تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، اسید اسکوربیک می تواند چرخه Fe(III)/Fe(II) را برای تجزیه موثر آلاکلر در سیستم فنتون (Fe(III)/H2O2) تقویت کند. با این حال، هنوز ناشناخته است که آیا اسید اسکوربیک می‌تواند کارایی تبدیل H2O2 رسوبات واقعی را با افزایش چرخه Fe (III)/Fe (II) برای اصلاح ISCO از آب‌های زیرزمینی آلوده افزایش دهد.

برای بررسی مکانیسم تجزیه H2O2 در سیستم Sed/AA/H2O2، باید نقش آهن به سطح رسوبات آبخوان را در تجزیه H2O2 روشن کنیم. ما ابتدا پس از ۴۰ ساعت واکنش، سوپرناتانت ها را از سوسپانسیون رسوبات آبخوان و AA جدا کردیم و سپس تجزیه H2O2 در رویی را بررسی کردیم. همانطور که انتظار می رفت، H2O2 در سوپرناتانت ها تجزیه نشد، که با این واقعیت مطابقت داشت که آهن محلول در سوپرناتانت از سوسپانسیون رسوبات آبخوان در غیاب یا حضور اسید اسکوربیک در ۴۰ ساعت تشخیص داده نشد.

بنابراین، ما به این نتیجه رسیدیم که آهن محدود به سطح رسوبات آبخوان باعث تجزیه H2O2 می شود، که به شدت با مهار کامل تجزیه H2O2 در سیستم های Sed/AA/H2O2 پس از افزودن بی پیریدین برای جذب آهن محدود به سطح رسوبات آبخوان تایید شد.

نتیجه‌گیری

اگرچه اکسیداسیون فنتون یک روش بسیار جذاب ISCO برای اصلاح آب های زیرزمینی آلی آلوده است، اما معمولاً نیاز به تزریق همزمان معرف های آهن و H2O2 دارد که دو ضرر هزینه بالا ناشی از تزریق اضافی منابع آهن و مصرف اجتناب ناپذیر اکسیژن فعال قبل از گونه های فعال اکسیژن را به همراه دارد. آنها با آلاینده های آلی در آب های زیرزمینی واکنش نشان می دهند. استفاده از مواد معدنی آهن فراوان موجود در رسوبات آبخوان در اطراف آب‌های زیرزمینی یک راه‌حل امیدوارکننده برای توسعه یک روش جدید اکسیداسیون شیمیایی در محل برای اصلاح آب‌های زیرزمینی آلی آلوده با فناوری اکسیداسیون فنتون است.

با این حال، رسوبات آبخوان به دلیل چرخه ضعیف Fe (III) / Fe (II) نمی توانند H2O2 را به طور موثر فعال کنند. در این مطالعه، ما نشان داده‌ایم که اسید آسکوربیک می‌تواند چرخه آهن رسوبات آبخوان را برای فعال کردن H2O2 برای حذف آلاینده‌های کارآمد در آب‌های زیرزمینی تسریع کند. علاوه بر این، نتایج تجربی ستون های بسته بندی شده نشان می دهد که تزریق همزمان اسید اسکوربیک و H2O2 یک استراتژی جدید اصلاح در محل اکسیداسیون شیمیایی آب های زیرزمینی آلی آلوده است. بدیهی است که این استراتژی می تواند به طور هدفمند تبدیل H2O2 به %OH در اطراف آلاینده های موجود در آب های زیرزمینی را تحقق بخشد و همچنین با حذف افزودن اضافی معرف های آهن و افزایش راندمان استفاده از H2O2، هزینه اصلاح اکسیداسیون شیمیایی را کاهش دهد.