حذف پاراكوات از محلول هاي آبي با استفاده از فرآيندهاي اكسيداسيون پيشرفته فنتون و شبه فنتون

Removal of Paraquat from Aqueous Solution Using Fenton and Fenton-like Processes

سابقه و هدف: پاراكوات علف‌كشي تماسي، غيرانتخابي، حلال در محلول‌هاي آبي و مهم‌ترين علف‌كش از دسته بي‌پيريديل‌‌ها است. علاوه بر اثرات مخرب زيست محيطي، اين تركيب كل سيستم بدن به خصوص سيستم ريوي، اعصاب مركزي و غدد لنفاوي را درگير مي‌كند. هدف از اين مطالعه بررسي كارايي ميزان تجزيه‌پذيري سم پاراكوات با استفاده از فرآيندهاي فنتون و شبه‌فنتون بوده است. مواد و روش‌ها: در مطالعه تجربي حاضر اثر متغيرهاي pH، غلظت عامل‌هاي فنتون و شبه­فنتون (Fe2 +، H2O2 وFe3+) و غلظت اوليه آلاينده مذكور بر راندمان حذف سم پاراكوات در مقياس آزمايشگاهي توسط راكتور يك ليتري به روش ناپيوسته مورد بررسي قرار گرفت. غلظت پاراكوات باقي مانده و ميزان حذف كربن آلي به‌ترتيب با استفاده از دستگاه HPLC مجهز به دتكتور UV-visible در طول موج 259nm و TOCسنج اندازه‌گيري شد. يافته‌ها: فرآيندهاي شبه‌فنتون و فنتون به‌ترتيب قادر به حذف 86/44 درصد و 845/53درصد سم پاراكوات تحت شرايط بهينه (pH=3 H2O2=29.4mM, Fe3+=Fe2+=0.9mM, PQ=0.194 mM,) در زمان 120 دقيقه مي‌باشند. ميزان حذف TOC در فرآيندهاي شبه فنتون و فنتون به‌ترتيب برابر 52/15درصد و 45درصد مي‌باشد. نتايج حاصله نشان داد كه سينتيك فرآيند فنتون و شبه فنتون از واكنش درجه اول كاذب پيروي مي‌كند. استنتاج: فرآيند فنتون و شبه فنتون در حذف پاراكوات داراي عملكرد تقريباً مشابه بود با اين تفاوت كه در فرآيند شبه‌فنتون معدني‌سازي بيش تري مشاهده شد. اين فرآيند مي‌تواند به‌عنوان پس تصفيه مناسب و قابل قبول جهت حذف سم پاراكوات محسوب گردد. براي رسيدن به استانداردهاي موجود جهت تخليه پساب بايد به دنبال آن فرآيند تصفيه تكميلي در نظر گرفته شود يا به عنوان تصفيه نهايي در زمان واكنش طولاني‌تر به كار گرفته شود.

Background and purpose: Paraquat (PQ) is a bipyridinium herbicide that is very soluble in water. This non-selective contact herbicide is widely used in agriculture for weed control. In addition to the environmental impact, paraquat affects the entire body, especially the respiratory system, central nervous system and lymph nodes. In this study degradation of paraquat was investigated using Fenton and Fenton like processes. Materials and methods: This research was an experimental study in laboratory scale batch reactor (1L). During these processes, the effects of pH, Fenton and Fenton like agent concentrations (Fe2 +, Fe3+and H2O2) and initial concentration of paraquat in the removal efficiency were studied. The residual PQ concentration and the amount of organic carbon removal were measured by HPLC (259nm) and TOC measurement device, respectively. Results: Fenton like and Fenton processes could remove 86.44% and 84.53% of paraquat under optimal condition (pH=3, H2O2=29.4 mM, Fe=0.9 mM, PQ=0.194 mM) in 120 minutes, respectively. The TOC removal in Fenton like and Fenton processes was 52.15% and 45%, respectively. The PQ removal by Fenton and Fenton like process followed a pseudo-first order reaction kinetic model. Conclusion: Fenton process showed better performance in removal of PQ than Fenton process. So, it can be used as an appropriate and a supplementary treatment process in removing PQ from aqueous solution or final purification in a longer reaction time.