سوزاندن سرد سوکرالوز در محلول آبی توسط فرآیند الکترو فنتون

سوزاندن سرد سوکرالوز در محلول آبی توسط فرآیند الکترو فنتون

سوزاندن سوکرالوز در محلول آبی

حذف موثر شیرین کننده های مصنوعی سوکرالوز (SUC) از آب برای اولین بار با روش اکسیداسیون پیشرفته الکتروشیمیایی انجام شد. از فرآیند الکترو فنتون برای تولید رادیکالهای هیدروکسیل، یک گونه اکسید کننده بسیار قوی که قادر به اکسیداسیون آلاینده های آلی تا کانی شدن آنها در دمای اتاق است، استفاده شد. اثر غلظت کاتالیزور (Fe2+) و جریان اعمال شده بر روی کانی سازی سوکرالوز در طول درمان با الکترو فنتون مورد بررسی قرار گرفت.

سوزاندن سرد سوکرالوز در محلول آبی توسط فرآیند الکترو فنتون

نتایج نشان داد که فرایند الکترو فنتون قادر به معدنی سازی موثر محلول سوکرالوز است. نرخ کانی بالاتر با BDD نسبت به آند Pt بدست آمد. نتایج کارایی معدنی کنونی به کارآیی بهتر کانی سازی (MCE) در زمان الکترولیز نسبتاً کوتاه و مقادیر جریان کم اعمال شده اشاره کرد.

تشکیل و تکامل غلظت اسیدهای کربوکسیلیک و یونهای معدنی آزاد شده، در نتیجه فرآیند کانی سازی، در طول درمان دنبال شد. در نهایت، سمیت سوکرالوز و محصولات واسطه اکسیداسیون آن در طول فرآیند کانی سازی با استفاده از روش Microtox برای نشان دادن ظرفیت سم زدایی این فرآیند مورد بررسی قرار گرفت.

سوکرالوز یک شیرین کننده مصنوعی پر کاربرد

شیرین کننده های مصنوعی که ۶۲ درصد بازار شیرین کننده های تجاری را تشکیل می دهند، در طیف وسیعی از محصولات غذایی و نوشیدنی کم کالری، شیرینی سازی و نیز داروها مورد استفاده قرار گرفته اند. سوکرالوز (SUC)، که یک دی ساکارید کلر گرفته از ساکارز است، یکی از محبوب ترین شیرین کننده های مصنوعی است و روند رو به افزایش مصرف را نشان داده است. سوکرالوز حدود ۶۰۰ برابر شیرین تر از مولکول اصلی، ساکارز است.

امروزه، سوکرالوز در بیش از ۸۰ کشور جهان تأیید شده است و به طور گسترده در محصولات غذایی و دارویی مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل پیوند گلیکوزیدی، توسط بدن انسان متابولیزه نمی شود و در نتیجه، تا ۹۲ درصد از SUC مصرفی بدون تغییر در ادرار و مدفوع دفع می شود. با این خالص، این مولکول می تواند عوارض جانبی بالقوه ای روی سلامتی ایجاد کند، زیرا علائمی مانند افزایش نابینایی، کانی شدن ناحیه لگن و هیپرپلازی اپیتلیال را تحریک می کند.

امروزه، سوکرالوز در فاضلاب و رودخانه های بسیاری از کشورها مانند آمریکا، فرانسه، ایتالیا و چین شناسایی شده است. اخیراً، SUC بعنوان یک آلاینده در حال ظهور توسط آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (US-EPA) به دلیل وقوع آن در آبهای محیطی و ماندگاری (نیمه عمر تا چند سال) در نظر گرفته شده است. متأسفانه، تخریب با فرآیندهای تصفیه فاضلاب معمولی دشوار است. بنابراین، توسعه فناوری های قدرتمند تصفیه آب برای حذف سوکرالوز و سایر شیرین کننده ها از پساب های آلوده بسیار مهم است.

سوزاندن سرد سوکرالوز در محلول آبی توسط فرآیند الکترو فنتون

طی دهه های گذشته، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) توجه زیادی را برای تصفیه آلاینده های آلی در محلول های آبی به خود جلب کرده است. AOP ها شامل تولید درجا رادیکالهای هیدروکسیل (OH) هستند که یک عامل اکسید کننده بسیار قوی (E0 = 2.80 V/SHE) از طریق تکنیک های شیمیایی، فتوشیمیایی یا الکتروشیمیایی برای تخریب شیمیایی آلاینده های آلی هستند.

سوزاندن سرد سوکرالوز در محلول آبی توسط فرآیند الکترو فنتون

AOP های مختلفی برای حذف سوکرالوز از آب به کار گرفته شده اند، از جمله ازن سازی، فوتوکاتالیز فوتو فنتون و TiO2. ثابت شده است که تابش اشعه ماوراء بنفش در حدود ۲۵۴ نانومتر به دلیل ضریب انقراض مولار بسیار کم (<20 M1 cm1) در ناحیه UV و تقریباً جذب بیش از ۲۳۰ نانومتر ناکارآمد نیست. به دلیل عدم وجود هرگونه مکان آشکار برای اکسیداسیون مستقیم، ازناسیون در حذف سوکرالوز به اندازه کافی کارآمد نبود.

با این حال تجزیه اکسیداتیو آن توسط OH تولید شده در سیستم اکسیداتیو مانند hm/H2O2/O3 انجام شد. این مطالعات نشان داد که AOP های مبتنی بر OH قادرند SUC را در مقابل فرآیندهای معمولی تصفیه از آب حذف کنند.

 نتیجه گیری

فرایند الکترو فنتون با استفاده از یک کاتد کربن نمدی و یک آند Pt یا BDD با موفقیت برای کانی SUC در محلول آبی استفاده شد. شرایط بهینه برای کانی سازی ۰٫۲ میلی مولار SUC در محلول ۵۰ میلی مولار Na2SO4 غلظت ۰٫۲ میلی مولار کاتالیزور (Fe2+)، در جریان اعمال شده ۲۰۰ میلی آمپر و pH اولیه ۳٫۰ بود.

در این شرایط مطلوب، محلول سوکرالوز تقریباً در ۴ ساعت برای هر دو آند BDD و Pt معدنی می شود. اسیدهای کربوکسیلیک زنجیره ای کوتاه مانند اسیدهای اگزالیک، پیروویک، فرمیک و گلیکولیک به عنوان محصولات جانبی آلیفاتیک در طی فرایند الکترو فنتون شناسایی شدند. اتم های کلر از ساختار SUC به Cl تبدیل شد، که در مورد آند Pt در محلول باقی ماند اما در مورد آند BDD به Cl2 اکسید شد.

ارزیابی مسمومیت محلول با استفاده از روش Microtox، تشکیل واسطه های سمی را در آغاز الکترولیز برجسته کرد و سپس تا مقادیر بسیار پایین تر از محلول سوکرالوز اصلی در پایان درمان کاهش یافت.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *