حذف فنل از محلول‌هاي آبي با استفاده از پرسولفات فعال شده با آهن دوظرفيتي در حضور امواج فرابنفش

Removal of phenol in aqueous solutions by ferrous activated persulfate in the present of UV irradiation

زمينه و هدف: تركيبات آلي حلقوي از جمله آلاينده‌هاي رايجي هستند كه در خروجي تصفيه‌خانه فاضلاب بسياري از صنايع در غلظت‌هاي پايين تا صدها ميلي‌گرم در ليتر مشاهده شده‌اند. فنل به مقدار زياد در صنايع مصرف داشته و از طريق پساب اين صنايع وارد محيط زيست مي‌شود. اين مطالعه به منظور حذف فنل از محلول‌هاي آبي با استفاده از پرسولفات فعال شده با آهن دوظرفيتي در حضور امواج فرابنفش انجام شد. روش بررسي: اين مطالعه توصيفي فتوكاتاليستي در مقياس آزمايشگاهي و در سيستم ناپيوسته با استفاده از يك واحد راكتور با حجم 2.5 L مجهز به لامپ جيوه‌اي كم فشار 55 واتي در طول موج 254 نانومترانجام شد. تاثير پارامترهاي بهره‌برداري نظير pH محلول ( 3 تا 10)، غلظت پرسولفات (10 تا 75 ميلي‌مول بر ليتر)، غلظت آهن (5 تا 30 ميلي‌مول بر ليتر)، غلظت اوليه فنل (10 تا 100 ميلي‌گرم بر ليتر) بر عملكرد فرايند مورد بررسي قرار گرفت. غلظت فنل با استفاده از دستگاه اسپكتروفتومتر در طول موج 500 نانومتر اندازه‌گيري شد. يافته‌ها: با افزايش pH محلول از 3 تا 10 حذف فنل كاهش يافت. بيشترين ميزان حذف فنل در زمان 45 دقيقه در pH 3 برابر با 82 درصد بود. همچنين كارايي فرايند در حذف فنل به غلظت اوليه پرسولفات و آهن بستگي داشت. نتايج بيانگر آن بود كه تجزيه فنل از معادلات درجه اول كاذب تبعيت نمود. در شرايط بهينه بهره‌برداري ميزان كاهش TOC در زمان 45 دقيقه 61 درصد تعيين شد. نتيجه‌گيري: فرايند توام پرسولفات / آهن دوظرفيتي / اشعه فرابنفش توانايي حذف مقادير مختلف فنل را دارا است. لذا امكان استفاده از اين فرايند در حذف فنل به تنهايي يا به عنوان پيش تصفيه در تصفيه فاضلاب صنايع وجود دارد.

Background and Objective: Organic aromatic compounds as common environmental pollutants can be existing in the effluent of different industries in concentrations ranging from trace quantities to hundreds of milligrams per liter. Phenol compounds extremely have been used in pharmaceutical, wood industry and paper and dyes industries which introduced to environment via effluents. This study was done to evaluate the efficacy of persulfate activated by Fe2+ in the present of UV for removal of phenol from aqueous solutions. Methods: This photocatalytic degradation experiment was performed in batch mode using a 2.5 L cylindrical reactor equipped with low-pressure Hg vapor lamp of 55 W for wavelength production of 253.7 nm. The effects of operating parameters such as pH of the solution (pH: 3-10), different initial persulfate concentration (10-75 mmol/l), initial Fe2+ concentration (5-30 mmol/l) and initial phenol concentration (10-100 mg/l). Concentration changes of phenol were determined using UV–VIS spectroscopy at the wavelength of 500 nm. Results: Degradation of phenol was significantly decreased with increasing of pH from 3 to 10, whereas the highest phenol removal rate was 82% at pH=3 in 45 min contact time. Also, the phenol removal rate is depending on initial persulfate and Fe2+ concentration. The degradation of phenol by this photocatalytic followed first order rate decay kinetics (R2>98%). Under optimum operational conditions, the removal of TOC was obtained to be 61% in 45 min contact time. Conclusion: This study indicated that activation of persulfate by Fe2+ in the present of UV process could serve as a novel treatment technique for removal of phenol in aqueous solution.