بررسي عملكرد فرايند پرسولفات فعال شده با امواج فرا صوت جهت تخريب فنانترن از محيط هاي خاكي با روش طراحي تركيبي مركزي

Evaluation of Efficiency of Persulfate Activated with Ultrasonic Waves in Phenanthrene Degradation from Soil Environments by Central Composite Design Method

زمينه و هدف PAHs و مشتقات آن ها با ساختار مولكولي پيچيده و پايدار و با قابليت زيست تخريب پذيري پايين از تركيبات موجود در نفت خام هستند. هدف از اين مطالعه بررسي عملكرد فرايند پرسولفات فعال شده با امواج اولتراسونيك در حذف فنانترن از محيط هاي خاكي با روش طراحي تركيبي مركزي بود. مواد و روش ها ابتدا نمونه خاك با الك mm2 غربال و يكنواخت شد. سپس محلول فنانترن به نمونه خاك اضافه گرديد. جهت انجام فرايند اكسيداسيون شيميايي، پراب دستگاه توليدكننده امواج اولتراسونيك داخل محفظه واكنش حاوي محيط دوغابي خاك/پرسولفات قرار گرفت. جهت بهينه سازي پارامترهايي چون غلظت پرسولفات سديم (PS) ، شدت امواج فراصوت (US) و زمان انجام فرايند از روش طراحي تركيبي مركزي (CCD) استفاده شد. هم افزايي فرآيندها در سيستم در شرايط بهينه نيز بررسي گرديد. يافته ها طبق نتايج آناليز واريانس تاثير پارامترهاي غلظت پرسولفات، شدت امواج فراصوت و زمان انجام فرايند و برهم كنش آن ها در تجزيه فنانترن (PHE) معني دار بود. غلظت PS تاثيرگذارترين عامل در تجزيه فنانترن بود. شرايط بهينه در حذف حداكثري 58/05 % فنانترن در غلظت PS برابر mol 0/2، شدت امواج فراصوتي با توان 70% در مدت زمان min 120 بدست آمد. پرسولفات به طور مجزا در پايان min 120 از فرآيند در حدود 9/2 % از فنانترن را تجزيه كرد، در همين شرايط فرآيند اولتراسونيك به تنهايي 3/4 % كارايي داشت. اين در حالي بود كه، فرآيند توام PS/US توانست 58/05 % فنانترن را حذف كند. نتيجه گيري نتايج حاصل از اين مطالعه نشان داد كاربرد فرايند فعالسازي فراصوتي پرسولفات، مي تواند به عنوان روشي موثر در پالايش خاك هاي آلوده به فنانترن مورد توجه قرار گيرد.

Background and Purpose: PAHs and their derivatives have a complex and stable molecular structure with low biodegradability and have from the compounds in the crude oil. The object of this study was to evaluation of efficiency of persulfate activated with ultrasonic waves in Phenanthrene degradation from Soil environments by central composite design. Methods: The soil samples were homogenized and filtered using a 2.0 mm sieve. Then, Phenanthrene solution (PHE) was added into soil sample. In order to carry out the chemical oxidation process, Probe Ultrasonic Wave Generator place out inside the reaction chamber Contains Persulfate/soil slurry environment. A central composite design (CCD) was used for designing and optimizing the operation parameters such as sodium Persulfate concentration, Ultrasound intensity and contact time. The synergy of processes in the system was also studied in optimal conditions. Results: ANOVA results indicated that the effect of persulfate concentration, ultrasound intensity and contact time and binary interactions were significant. The Persulfate concentration, has the most significant effect on the phenanthrene degradation. The highest efficacy of the phenanthrene degradation (%58.05) was obtained in the conditions: initial concentration of persulfate =0.2 mol, ultrasonic waves with power = %70, and contact time = 120 min. By applying S2O8-2 in a separate approach after 120 min the efficiency was 9.2% while at these conditions, the efficiency of the ultrasonic process was only 3.4%. By contrast, the combined PS/US process could remove %58.05 of phenanthrene. Conclusion: The results of this study indicated that, the application of the PS/US process is an effective method for purification of Phenanthrene contaminated soils.