بخشی از مقاله
چکیده
آلودگی آب یکی از مشکلات و چالش های مهم دنیا و ایران است. برخی از آلودگی های آلی به صورت بیولوژیکی قابل تصفیه نیستند. دامنه آلایندههای آلی که میتواند توسط تیتانیوم دیاکسید تخریب شوند بسیار گسترده و شامل ترکیبات آلیفاتیک، آروماتیک، رنگها آفتکشها، علفکشها و غیره میباشد. اکسیداسیون کاتالیزور نوری تکنیک پیشرفته ای است که با استفاده از آن آلاینده های آلی بطور کامل تجزیه شده و از بین می روند.
محصولات نهایی در این روش CO2 و H2O است. فرآیند سل-ژل که همچنین با نام رسوبدهی محلول شیمیایی از آن یاد میشود، یک روش شیمی تر است که برای سنتز نانو ذرات دیاکسید تیتانیوم استفاده شده است. در این تحقیق به بررسی اثر همزمان pH و دما بر روی تخریب پارازایلن محلول در آب پرداخته میشود. نتایج نشان میدهند در pH برابر 4 و دمای 500 تا 525 درجهی سانتیگراد در سنتز، کاتالیستی حاصل میشود که بالاترین درصد تخریب پارازایلن را در آب دارد.
-1 مقدمه
آلودگی آب یکی از مشکلات و چالش های مهم دنیا و ایران است. یکی از علل اصلی بیماریها و مرگ ومیر در جهان آلودگی آب است. آبهای سطحی و زیرزمینی هر دو در معرض آلایندههای مختلف قرار دارند. در صورتی که آب دارای طعم و بوی نامطلوبی باشد، نشان دهنده وجود مواد آلاینده در آب است. با توجه به ماهیت، منشا ورود آلایندهها، طبیعی و یا انسانساز بودن، تقسیم بندیهای مختلفی برای آلایندهها در نظر گرفته میشود. آلایندههای آب از نظر ماهیت به سه گروه مواد آلی ، مواد معدنی و عوامل فیزیکی تقسیم میشوند
عمده آلایندههای آلی آب عبارتند از مواد شوینده، پساب صنایع غذایی، حشرهکشها و علفکشها، مواد نفتی، شاخ و برگ گیاهان و درختان و مواد آلی فرار. آلایندههای معدنی اصلی آب شامل اسیدیته ناشی از پساب صنایع، آمونیاک، کودهای شیمیایی، فلزات سنگین و نمک میباشند. آلایندههای معدنی موجب کدورت آب شده و در برخی موارد نیز به صورت ذرات معلق در آب قابل مشاهده هستند
تغییرات ناگهانی اسیدیته و دمای منابع آب تحت تاثیر فعالیتهای انسانی نیز به عنوان آلودگی منابع آب از نوع فیزیکی در نظر گرفته میشوند. همچنین برخی آلایندهها مانند ویروسها، باکتریها و انگلها منشا بیولوژیکی دارند. اگر آلاینده ها از یک نقطه معین و قابل تشخیص وارد آب شوند، به آنها منابع آلاینده نقطهای گفته میشود. خروجی تصفیهخانههای فاضلاب و یا پساب صنایع از این نوع هستند. گاهی تشخیص محل دقیق ورود آلاینده به آب ممکن نیست. آلودگی ناشی از اراضی کشاورزی و یا آبهای سطحی شهرها از نوع آلایندههای غیر نقطهای هستند. وجود آلایندهها در منابع آبی زندگی جانوران و موجودات آبزی و سایر موجودات را با خطرات جدی مواجه میکند.
گونههای آبزی از بین رفته و مناظر طبیعی شکل نامطلوبی به خود میگیرند. در صورتی که میزان آلودگی بیش از حد نباشد، به علت رقیق شدن و فرآیند خودپالایی غلظت آلودگیها کمتر میشود. اما در صورتی که این میزان آلودگی بیش از حد مجاز باشد، رودخانه نخواهد توانست آن را رقیق نماید و آلودگی به بخشهای مصرف کننده منتقل خواهد شد. با محدد کردن منشاء آلایندههای آب میتوان تا حد زیادی به بهبود کیفیت آب منابع آبی کمک نمود. استفاده از مواد شوینده و بهداشتی به صورت کنترل شده و در حد نیاز، محدود کردن استفاده از کودهای شیمیایی و آفتکشها و حشرهکشها و عدم تخلیه آلایندههای نفتی روی زمینهای نفوذپذیر و منابع آب روان روان میتواند تا حد زیادی از ورود آلاینده به سیستمهای آبی جلوگیری کند.
-2 انواع آلودگی آب
· گندآب که عوامل زنده بیماریزا و مواد آلی تجزیه نشدنی دارد.
· زباله های صنعتی و بازرگانی که شامل املاح معدنی سمی و ترکیبات شیمیایی آلی پیچیده میشوند.
· آلایندههای کشاورزی، شامل کودها و آفتکشها
· آلایندههای فیزیکی مانند آلودگی گرمایی و مواد پرتوزا
-1-2 آلایندههای آلی
یکی از گروههای بزرگ آلایندهها بوده که با تخلیه به آبهای سطحی و روان و نیز اکوسیستمهای آبی، تاثیرات نابهنجار بسیاری را بر زیست بومهای آبی به جا میگذارد.
-2-2 آلاینده های آلی کم مقدار
در کنار دیگر آلایندهها چون عناصر کم مقدار - فلزات سنگین، ترکیبات آلی فلزی - ، عناصر رادیو اکتیو، آلایندههای معدنی - آزبست، مواد مغذی مانند نیترات، نیتریت، آمونیوم، فسفات، سیلیس - باعث تغییرات نابهنجار در پارامترهای فیزیکی و شیمیایی - مانند اسیدیته و قلیاییت، شوری - و ویژگیهای فیزیکی آب - رنگ، بو،مزه - در اکوسیستمهای آبی شده و از تهدیدکنندههای بزرگ سلامت محیط زیست به ویژه زیست آبی به شمار میآیند.
گروههای اصلی این آلاینده ها را میتوان چنین دسته بندی کرد:
1. آفتکشها، حشرهکشها، قارچکشها، علفکشها و....
2. پلیکلرید بیفنیلها
3. هیدروکربورهای نفتی - بویژه هیدروکربورهای آروماتیک پلیسیکلیک -
4. پسابهای شهری - خانگی -
5. پسابهای کشاورزی
6. پسابهای صنعتی
7. صابون و شویندههای شیمیایی
بسیاری از آلاینده های فوق در شمار آﻻیندههای آلی پایدار قرار میگیرند.
-3-2آلایندههای آلی پایدار - : - POPs
ترکیباتی هستند که دارای خاصیت سمی پایدار بوده و خاصیت تجمعی در بافتهای زنده و استعداد ذخیره و انتقال دراز مدت دارند. همچنین حلاللیت کم در آب و حلالیت بالا در برخی از حلالهای آلی مانند چربیها دارند و میتوانند باعث بروز اثرات زیانبار بر محیط زیست و سلامت بشر در محلهای دور یا نزدیک از منابع شوند.
اکثر آلایندههای آلی پایدار در اثر فعالیتهای انسانی بوجود میآیند. این مواد زمان نیمه عمر زیستمحیطی طولانی دارند. از معروفترین آفتکشهای پایدار میتوان به آفتکشهای کلره، آلدرین، کرودان، ددت، دیآلدرین، دیوکسین، آندرین، نورانزف هپتاکلر، هگزاکلروبنزن، میرکس، توکسافن، پلیکلرید، بیفنیلها - - PCBs اشاره نمود.
برخی از این آلودگی های آلی ممکن است به صورت بیولوژیکی در محیط طبیعی آب تصفیه شوند؛ امّا بسیاری از آنها سمّی بوده و به صورت بیولوژیکی قابل تصفیه نیستند. بنابراین این مواد می توانند برای مدت طولانی در محیط باقی بمانند و اثرات زیانباری بر روی انسان و اکوسیستم ببار آورند؛ لذا لازم است که روش های مؤثر، مطمئن، و قابل قبولی برای تصفیه این آلودگی های آلی ابداع شود. در سال های اخیر تکنیک های زیادی برای حذف این آلودگی های آلی از آب آشامیدنی و فاضلاب مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته اند. متدهایی از قبیل: جذب به کمک کربن فعال، اکسیداسیون شیمیایی، تخلیه توسط هوا و تصفیه بیولوژیکی ارائه شده اند.[5]
-4-2پارازایلن
هرگاه در حلقه بنزنی دو اتم هیدروژن با دو گروه متیل استخلاف گردند، ترکیب حاصله زایلن C6H4 - CH3 - 2 نامیده میشود. زایلن از جمله هیدروکربنهای آروماتیک است که طی سالهای اخیر بطور وسیعی در صنایع مورد مصرف قرار گرفته است. زایلن مخلوطی از سه ایزومر ارتو، متا و پارا دی متیل بنزن است. زایلن از قطران ذغالسنگ و نفت و در هنگام آتش سوزی جنگلها نیز بوجود میآید.
منابع متحرک، انواع سوخت و جایگاههای سوخت عامل انتشار زایلن میباشند. همچنین زایلن به عنوان حلال صنعتی در صنایع چاپ و رنگ به عنوان رقیق کننده استفاده میشود. نشت زیستمحیطی در مراحل انبار، تولید و دفن زبالهها میتواند باعث ورود زایلن به آب و خاک شود. بررسیهای انجام شده نشان میدهد که میزان زایلن باقیمانده در آبهای زیرزمینی بیشتر از آبهای سطحی دریاچهها و رودخانهها است. زایلن از طریق تنفس، تماس پوستی و استفاده از آب آشامیدنی و غذای آلوده به زایلن وارد بدن میشود. میزان زایلن موجود در بدن انسان از طریق اندازهگیری آن در خون، ادرار و هوای بازدم قابل بررسی میباشد.
روشهای جداسازی
جذب به وسیله کربن فعال شده:
جذب عبارت است از قرارگیری لایهای مولکولهای گاز یا مایع از یک فاز در حال حرکت بر روی سطح یک جسم جامد به کمک نیروی جاذبه مولکولی واندروالس. اتمهای سطحی جسم جامد کربن فعال در مقایسه با اتمهای داخلی دارای انرژی موازنه نشدهای میباشند و مولکولهای خارجی سعی بر موازنه کردن این انرژی دارند و بر سطح جذب میشوند این مولکولها لایه تکی روی سطح جسم جامد را تشکیل میدهند. فیلترهای کربن فعال خاصیت جذب مواد آلی و بعضی از فلزات سنگین محلول در آب را دارند و رنگ، بو، کلر و ترکیبات کلر را از آب جذب میکنند. از آنجا که بستر کربن فعال نیز مانند فیلترهای رزین، محیط مناسبی را برای تغذیه و بستر باکتریها بهوجود خواهد آورد، گندزدایی و تصفیه میکروبی از مراحل بعدی ضروری در تصفیه آب خواهد بود.
• اکسیداسیون شیمیایی کلاسیک در تصفیه فاضلاب صنعتی
معمولا تصفیههای شیمیایی کلاسیک شامل افزودن عامل اکسیدکننده به آب حاوی آلودگی برای اکسید کردن آن میباشد. اکسیداسیون شیمیایی به طور وسیع در تصفیه مواد آلی خطرناک مورد استفاده قرار گرفته است. امروزه با استفاده از تکنولوژی می توان با پایش پارامترهای فرآیند به طور موثر و بی خطر فرآیند اکسیداسیون را در مقیاس پروژه های بزرگ به کار گرفت. این امر عمدتا به دلیل سهولت دسترسی و مسائل اقتصادی است.
