بخشی از مقاله
چکيده
با توجه به مسئله حفاظت زيست محيطي در اين مطالعه ، روش آزمايشگاهي حذف مواد آلي آروماتيکي نظير متاتولوئن دي آمين ، ارتوتولوئن دي آمين ، نيترو کروزل ، نيترو فنل با استفاده از واکنش فنتون با جايگزيني آب ژاول بجاي آب اکسيژنه مورد بررسي قرار گرفته است . اثر شرايط عملياتي مانند، نمک آهن ، آب ژاول (هيپوکلريد سديم )، زمان همزدن ، زمان واکنش ، غلظت ديفومر(ماده ضد کف )، غلظت فولوکولانت (ماده منعقدکننده )، در بازده فرايند فنتون مورد بررسي قرار گرفته است . نمونه پساب صنعتي گرفته شده از شرکت پتروشيمي واقع در منطقه ويژه اقتصادي شهرستان ماهشهر حاوي، COD به ميزان ٢٠٠٠٠ ميلي گرم بر ليتر ميباشد. اکسيداسيون مواد آلي موجود در پساب صنعتي وابسته به ميزان pH ميباشد که 3.5=pH مناسب اين آزمايش ميباشد. و مقادير مطلوب آب ژاول و نمک آهن بترتيب : ٨٠ سيسي و ٥ سيسي گزارش شد. و افزايش نمک آهن و آب ژاول تا حد مطلوب موجب افزايش حذف مواد ارگانيک ميگردد. تحت اين شرايط ميزان حذف مواد ارگانيک تا ٩٥% مشاهده گرديد.
واژه هاي کليدي: فنتون ، آب ژاول ، پساب صنعتي پتروشيمي، مواد آلي آروماتيکي.
١- مقدمه
پسماندهاي آروماتيکي، گروه بزرگي از ترکيبات شيميائي آلي ميباشند. از اين ترکيبات ميتوان به ترکيبات متاتولوئن ديآمين ، نيترو فنل ، نيتروکروزل اشاره نمود که گروه بزرگي از مواد شيميائي هستند که جزو محصولات جانبي، توليد ماده ايزو سيانات در شرکت صنايع پتروشيمي، ميباشند. وجود اين مواد سبب ايجاد مشکلات عديده اي چون مرگ آبزيان ، بوي بد و اختلال در فعاليت ميکروارگانيسم هاي تصفيه نهايي(بيولوژيکي)، ميگردند. مطابق گزارش سازمان جهاني بهداشت ميزان ٠,٠٠١ ميلي گرم بر ليتر به عنوان حداکثر غلظت مجاز ترکيبات آروماتيکي در آبها در نظر گرفته شده است [١و٢]. در حاليکه براي ترکيبي چون متا تولوئن دي آمين ، که شديدا سرطان زا و سمي ميباشد، غلظت ٥٠٠ ميلي گرم بر ليتر در اين پساب ها مشاهده شده است . با توجه به سميت و سرطان زا بودن اين ترکيبات و عدم تجزيه بيولوژيکي در شرکت هاي پتروشيمي پائين دست به دليل سميت بالا، استفاده از روشهاي پيشرفته در تصفيه اين پساب ها مهم و حياتي ميباشد. واکنشهاي اکسيداسيون پيشرفته فنتون بدليل توليد راديکالهاي هيدروکسيل (عامل تخريب ترکيبات آلي) بهترين روش موجود ميباشد. عامل فنتون ترکيبي از نمک هاي فلزي مانند آهن فرو FeSOHO٤٧٢ و پروکسيد هيدروژن در محيط اسيدي و شرايط دما وفشار محيطي ميباشد[٣].
در فرايند فنتون نمک آهن به عنوان کاتاليست و ماده شيميايي پروکسيد هيدروژن به عنوان اکسيد کننده عمل مي - کنند. از مزاياي فنتون ، همزماني اکسيداسيون و انعقاد و لخته سازي در اين فرايند، افزايش اکسيژن موجود در آب ، سادگي کنترل شرايط عملياتي، ايجاد غلظت بالايي از راديکالهاي آزاد هيدروکسيل در دقايق اوليه واکنش ، تخريب ترکيبات آلي در زمان هاي بسيار کوتاه ، استفاده در غلظت هاي بالاي مواد آلاينده در پساب و سادگي مهيا نمودن تجهيزات و انرژي اشاره کرد.
فرايند اکسيداسيون فنتون ( نمک آهن و پروکسيد هيدروژن ) در تصفيه پساب صنايع رنگ ، پارچه سازي، داروسازي، کاغذ و خمير کاغذ، چوب پنبه ، بيمارستان و غذايي استفاده شده است [٣].
در اين مطالعه از ماده شيميايي هيپوکلريد سديم (آب ژاول )به عنوان اکسيدکننده استفاده شده است . واکنش اکسيداسيون فنتون در حضور ماده شيميايي پروکسيد هيدروژن و هيپوکلريد سديم در زير نشان داده شده است :
راديکالهاي هيدروکسيل توليد شده ، قويترين اکسيد کننده بعد از فلوئور با قدرت اکسيد کنندگي ٢.٨ ولت ميباشند و بصورت غير انتخابي در واکنش با ترکيبات آلي شرکت ميکنند.
واکنش فنتون بشدت تحت تاثير ميزان pH، دما، غلظت نمک آهن ، پروکسيد هيدروژن و يا هيپوکلريد سديم مي باشد. در صورت عدم تنظيم غلظت اين مواد بازده واکنش فنتون کاهش مييابد[٤].
٢- مواد و روشها
ترکيبات شيميايي مورد استفاده در اين مطالعه از جمله متاتولوئن دي آميـن ، نيـترو فنل ، مونو نيـترو تولوئن ، نيـتروکروزول ، دي نيـترو تولوئن ، ارتوتولوئن دي آميـن ، معرف pH، فروئيـن ، محلول فروآمونيـوم سولفات ، مرکوري سولفات ، هيپوکلريدسديم بجز هيپوکلريدسديم که ساخت ايران بود، همگي ساخت شرکت مرک آلمان بودند. ازآنجائيکه بازده واکنش فنتون شديدا وابسته به pH واکنش مي باشد لذا در مرحله اول مطابق جدول (١) به بررسي تاثير pH براکسيداسيون ترکيبات متاتولوئن دي آميـن ، نيـترو فنل ، مونو نيـترو تولوئن ، نيـتروکروزول ، دي نيـترو تولوئن ، ارتوتولوئن ديآميـن بترتيب در غلظت هاي ثابت ٠.١، ٠.٦، ٠.٢، ٠.٣، ٠.٤ و ٠.٤درصد(مجموعا ٢%) و ٦٥ سيسي از محلول هيپوکلريدسديم ( ١٣٠ ميليگرم بر ليتر) و ٥ سيسي از محلول سولفات آهن هفت آبه و زمان همزدن ٦ دقيقه و زمان واکنش ٦٠ ثانيه پرداخته شد.
در مرحله دوم مطابق جدول (٢) به بررسي تاثير غلظت هيپوکلريدسديم براکسيداسيون ترکيبات متاتولوئن دي آميـن ، نيـترو فنل ، مونو نيـترو تولوئن ، نيـتروکروزول ، دي نيـترو تولوئن ، ارتوتولوئن ديآميـن بترتيب در غلظت هاي ثابت ٠.١، ٠.٦، ٠.٢، ٠.٣، ٠.٤ و ٠.٤درصد(مجموعا ٢%) و 3.5=pH و ٥ سي سي از محلول سولفات آهن هفت آبه و زمان همزدن ٦ دقيقه و زمان واکنش ٦٠ ثانيه پرداخته شد.
در مرحله سوم مطابق جدول (٣) به بررسي تاثير غلظت محلول نمک آهن براکسيداسيون ترکيبات متاتولوئن دي آميـن ، نيـترو فنل ، مونو نيـترو تولوئن ، نيـتروکروزول ، دي نيـترو تولوئن ، ارتوتولوئن ديآميـن بترتيب در غلظت هاي ثابت ٠.١، ٠.٦، ٠.٢، ٠.٣، ٠.٤ و ٠.٤درصد(مجموعا ٢%) و ٣٥=pH و ٨٠ سي سي از محلول هيپوکلريد سديم و زمان همزدن ٦ دقيقه و زمان واکنش ٦٠ ثانيه پرداخته شد.
در مرحله چهارم مطابق جدول (٤) به بررسي تاثير زمان همزدن براکسيداسيون ترکيبات متاتولوئن دي آميـن ، نيـترو فنل ، مونو نيـترو تولوئن ، نيـتروکروزول ، دي نيـترو تولوئن ، ارتوتولوئن ديآميـن بترتيب در غلظت هاي ثابت ٠.١، ٠.٦، ٠.٢، ٠.٣، ٠.٤ هيپوکلريد سديم و ٥ سي سي از محلول سولفات آهن هفت آبه و ٠.٤درصد(مجموعا٢%) و ٣٥=pH و٨٠ سي سي از محلول زمان واکنش ٦٠ ثانيه پرداخته شد.
در مرحله پنجم مطابق جدول (٥) به بررسي تاثير زمان واکنش براکسيداسيون ترکيبات متاتولوئن دي آميـن ، نيـترو فنل ، مونو نيـترو تولوئن ، نيـتروکروزول ، دي نيـترو تولوئن ، ارتوتولوئن ديآميـن بترتيب در غلظت هاي ثابت ٠.١، ٠.٦، ٠.٢، ٠.٣، ٠.٤ و ٠.٤درصد(مجموعا٢%) و 3.5=pH و٨٠ سي سي از محلول هيپوکلريد سديم و ٥ سي سي از محلول سولفات آهن هفت آبه و زمان همزدن ٥ دقيقه پرداخته شد.
