بررسي كارايي فرايند فنتون اصلاحي با نانو ذرات آهن در كاهش نيترات از محيط آبي

Performance evaluation of modified Fenton process using Nano scale zero-valent iron in nitrate reduction from aqueous solution

زمينه و هدف: امروزه نگرانی‌های جهانی در مورد وجود نيترات در آب‌های زير زمينی و تاثير سوء آن بر سلامتی افزايش يافته است. اين پژوهش با هدف بررسی كارايی فرايند فنتون اصلاحی در حضور نانو ذرات آهن در كاهش نيترات از محيط‌های آبی صورت پذيرفت. روش بررسی: اين تحقيق يك مطالعه تجربی است كه در مقياس آزمايشگاهی انجام شده است. احياء نيترات توسط فرآيند اكسيداسيون پيشرفته Fe°/FeІІ/FeШ/H2O2 در pH 10-2، زمان تماس min90-10، غلظت نيترات 50 تا mg/L 300 و نسبت‌های مولی 5-0/5 [H2O2]/[Fe] انجام پذيرفت. در اين مطالعه تاثير pH، نسبت مولی واكنش‌گرها، زمان افزودن H2O2، زمان تماس در حذف نيترات بررسی گرديد. جهت سنجش نيترات از اسپكتوفتومتر Dr/5000 استفاده گرديد. يافته‌ها: نتايج نشان داد پارامترهای بهينه در انجام فرآيند فنتون به منظور حذف نيترات به ترتيب شامل pH برابر با 3، نسبت مولي[H2O2]/[ Fe°] برابر با 0/5 و زمان تماس min 15 است. با اعمال اين شرايط راندمان حذف نيترات در زمان ماند min 15، غلظت اوليه نيترات mg/L 100، غلظت تركيبات آهن mg/L10 و pH 4 برای FeШ، FeІІ، Fe°، FeІІ/Fe°/H2O2 و FeШ/Fe°/H2O2 به ترتيب برابر با 10/5، 27/6، 36/5، 62/3، 74% است. نتيجه‌گيری: بر اساس نتايج آزمايشگاهی به دست آمده مشخص گرديد كه فرآيند فنتون اصلاحی با نانو ذرات آهن صفر قادر به كاهش نيترات تحت شرايط بهينه از محيط آبی بوده و اين روش می‌تواند برای حذف تركيبات مشابه مورد استفاده قرار گيرد.

Backgrounds and Objectives: Nowadays, global concerns about nitrate in groundwater and its adverse impact on health have increased. This study aims to evaluate the efficiency of nitrate reduction from aqueous solution through modified Fenton process using Nano scale zero-valent iron. Material and Methods: This research was an experimental study and performed at laboratory scale. Nitrate reduction was conducted by advanced oxidation process of Fe°/FeІІ/FeШ/H2O2 at pH 2-10, contact time 10-90 min, nitrate concentrations of 50-300 mg/L, and the molar ratio of [H2O2]/[Fe] 0.5-5. The effect of adding H2O2, molar ratio of reagents, contact time, and pH on nitrate removal was examined and optimal conditions for each of these parameters were determined. Spectrophotometer Dr/5000 was used to measure nitrate in the effluent. Results: We found that the optimal parameters in our studywere pH 3, the molar ratio [H2O2]/[Fe°] of 0.5, and the contact time 15 min. By applying these conditions, nitrate removal efficiency at the retention time 15 min, initial nitrate concentration of 100 mg/L, iron concentration of 10 mg/L, and pH 4 for FeШ، FeІІ، Fe°، FeІІ/Fe°/H2O2 and FeШ/Fe°/H2O2 was 10.5, 27.6, 36.5, 62.3, and 74% respectively. Conclusion: According to the experimental results, it was determined that modified Fenton process using zero iron nano-particles can reduce nitrate under optimal conditions and this method can be used for the removal of similar compounds.