اکسیداسیون پیشرفته AOPs

9 / 10
از 5 کاربر

روشهای اکسیداسیون

فرآیندهای اکسیداسیون خود به دو گروه تقسیم بندی می شوند. در گروه اول مواد اکسید کننده ای قرار دارند که به طور مستقیم عمل اکسیداسیون را درمحیط انجام می دهند. از این گروه مواد می‌توان به پرمنگنات پتاسیم، کلر و مشتقات آن اشاره کرد. گروه دوم شامل موادی می باشند که به تنهایی و یا در ترکیب با همدیگر و از طریق تولید رادیکال هیدروکسیل عمل اکسیداسیون را در محیط انجام می‌دهند. این فرآیندها تحت عنوان فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته نیز خوانده می شوند و نسبت به گروه قبلی بسیار موثرتر و کارآمدتر می باشند. از این گروه می توان به O3، UV/O3، H2O2، H2O2/UV، Fe+2/H2O2، TiO2/UV و سایر موارد اشاره کرد.

اکسیداسیون پیشرفته

 یکی از روش‌های اکسیداسیون شیمیایی به شمار می‌آید که از اکسیداسیون برای حذف مواد آلی و معدنی از فاضلاب استفاده می‌کند. در این روش با تولید رادیکال‌های هیدوراکسیل  (OH-)، آلودگی را اکسید کرده و از محیط حذف می‌کند. رادیکال‌های هیدوراکسیل را می‌توان از روش‌ها مختلفی مانند ازن، هیدروژن پرکساید، نور اولتراویولت UV، پراکسید تیتانیوم و … تولید کرد. اکسیداسیون پیشرفته برای حذف سموم بیولوژیکی و مواد غیرقابل تجزیه مانند آروماتیک‌ها، سموم شیمیایی، مواد نفتی، مواد آلی فرار و … بسیار مناسب است. این آلاینده‌ها پس از تجزیه کامل تبدیل به مواد بی‌خطر مانند آب و کربن دی‌اکسید می‌شود. همچنین از اکسیداسیون پیشرفته برای احیا فلزات سنگین، که اغلب جزء مواد سرطان‌زا به شمار می‌آیند، در فاضلاب نیز قابل استفاده است. بعضی از فلزات سنگین مانند کروم، آرسنیک، جیوه و … که به صورت یون در پساب وجود دارند را می‌توان احیا نمود و بعد با رسوب دادن آن را از فاضلاب جدا کرد. با توجه به ویژگی‌ها و مشخصات فاضلاب‌های صنعتی و وجود پارامترهای گسترده‌تری نسبت به فاضلاب شهری، انتخاب فرآیندهای تصفیه فاضلاب از ویژگی خاصی برخوردار است. از پارامترهای مهم در فاضلاب‌های صنعتی وجود ترکیبات رنگی، مواد سنگین و پچیده، باز آلی بالا و آلاینده‌های خطرناک و سمی است که نیز به استفاده از فرآیندهای مختلف به خصوص استفاده از فرآیندهای شیمیایی را در برخی موارد اجتناب ناپذیر می‌نماید.

قدرت اکسیدکنندگی بعضی از عوامل اکسید کننده

عامل اکسیدکننده

پتانسیل اکسیداسیون(ولت)

فلوئور

3/03

رادیکال هیدروکسیل

2/80

اکسیژن اتمی

2/42

ازون

2/07

پراکسیدهیدروژن

1/77

پرمنگنات

1/67

اسید هیپوبرمو

1/59

دی اکسید کلر

1/50

اسیدهیپوکلرو

1/49

اسیدهیپویدو

1/45

گازکلر

1/36

ید

0/54

وقتی که اکسیداسیون شیمیایی انجام می‌گیرد، اکسیداسیون کامل ترکیب مورد نظر یا گروهی از ترکیبات ممکن است ضروری نباشد. در بیشتر موارد، اکسیداسیون جزیی برای ترکیبات ساده‌تر و قابل تجزیه‌تر برای تصفیه بیولوژیکی بعدی یا کاهش سمیت آن کافی می‌باشد. فرآیندهای اکسیداسیون شیمیایی به دو گروه تقسیم می‌گردند:

الف-فرآیندهای اکسیداسیون شیمیایی کلاسیک
ب- فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOP)

الف-اکسیداسیون شیمیایی کلاسیک

معمولا تصفیه‌های شیمیایی کلاسیک شامل افزودن عامل اکسیدکننده به آب حاوی آلودگی برای اکسید کردن آن می‌باشد.اکسیداسیون شیمیایی به‌طور  گسترده در تصفیه مواد‌آلی خطرناک مورد استفاده قرار گرفته است.امروزه با کاربرد تکنولوژی می‌توان با پایش پارامترهای فرآیند به‌طور موثر و بی‌خطر فرآیند اکسیداسیون را در مقیاس پروژه‌های بزرگ به کار گرفت. این امر عمدتا به دلیل سهولت دسترسی و مسائل اقتصادی است. لذا به‌طور مختصر به شرح عملکرد عوامل اکسیدکننده مورد استفاده در تصفیه آب و فاضلاب اشاره می‌گردد.

اکسیداسیون با کلر و مشتقات آن

کلر یک اکسید‌کننده شیمیایی خوبی است و باعث نابودی میکروارگانیسم‌ها می‌شود. کلر به‌صورت عنصر و یا به‌صورت هیپوکلریت عامل اکسیدکننده قوی می‌باشد و می‌توان آن را به‌طور کارآمد در اکسیداسیون سیانید به کار برد.  اکسیداسیون با پرمنگنات پتاسیم پرمنگنات پتاسیم به صورت کریستال‌ها و یا گرانول‌های بنفش تیره با جلای فلزی می‌باشد و در صورتی‌که بصورت خشک در تماس با اسید سولفوریک غلیظ یا پراکسید‌هیدروژن قرار گیرد، سبب انفجار می‌گردد. از این اکسید‌کننده جهت حذف برخی از ترکیبات آلی استفاده می‌شود. عمدتا در حذف آلدئید‌ها، مرکاپتان‌ها، فنل و اسیدهای غیر اشباع به‌کار برده می‌شود. در بحث مواد زائد خطرناک عمده‌ترین کاربرد آن مربوط به حذف ترکیبات فنلی است .در طی واکنش، حلقه آروماتیک شکسته شده و مولکول با وضیعت خطی ایجاد می‌گردد. ترکیبات آلیفاتیک بیشتر اکسید‌ شده و آب و دی‌اکسید‌کربن بوجود می‌آید. پیشرفت واکنش سریع بوده و بستگی زیادی به pH محیط دارند pH های بالاتر از 5/9 مناسب هستند. کاربرد پرمنگنات به دلیل هزینه زیاد مواد مورد نیاز و سمیت آن برای آبزیان در مقیاس بزرگ توسعه نیافته است. یک عیب دیگر کاربرد پرمنگنات پتاسیم به‌عنوان اکسید‌کننده تشکیل دی‌اکسید‌منگنز می‌باشد که رسوب نموده و بایستی با زلال‌سازی یا فیلتراسیون از سیستم خارج شود.

از کلر عمدتا برای گندزدایی آب و فاضلاب استفاده می شود و برای تجزیه مواد آلی به کار نمی رود چرا که باعث تولید محصولات جانبی می‌گردد که در برخی موارد خطرناک‌تر از مواد پیش‌سازهای اولیه خود هستند. بنابراین از کلر و مشتقات آن در تجزیه مواد آلی به ندرت استفاده می شود.

اکسیداسیون با پراکسید هیدروژن

پراکسید هیدروژن یک ترکیب اکسید‌کننده بسیار قوی است که به‌نحو موثر و در مقیاس وسیع جهت اکسیداسیون ترکیباتی چون فنل‌ها، سیانیدها، ترکیبات گوگردی و یون‌های فلزی به کار گرفته شده است. ترکیب تجاری آن در آب محلول، بی‌رنگ و با درصد خلوص 70-30 درصد می‌باشد. این ترکیب اکسیدکننده قوی در طی تجزیه، اکسیژن و گرمای زیادی ایجاد می‌کند. مقادیر اندکی از برخی فلزات می‌تواند نقش مهمی به‌عنوان کاتالیزور در فرآیندهای اکسیداسیون با پراکسید هیدروژن ایفا نمایند. این اکسید‌کننده یک ماده به نسبت بی‌خطر بوده و در تصفیه بسیاری از مواد آلی و معدنی به‌کار رفته است. به‌علاوه افزایش پراکسید هیدروژن قادر است به‌نحو موثر حلقه بنزنی را در طیف وسیعی از درجه حرارت و غلظت اکسید نماید. این فرآیند بسیار به  pH  حساس بوده و دامنه  pH  بهینه در حدود 4-3 متغییر است. پراکسید هیدروژن در حضور یک کاتالیست مثل آهن، ایجاد رادیکال هیدروکسیل نموده که با مواد آلی ترکیب شده و ساختار آنها را در هم می‌شکند. مزیت اصلی آن شامل ارزان بودن، قدرت اکسیدکنندگی بالا، سهولت جابجایی، حلالیت در آب و عدم تولید محصولات جانبی سمی و رنگی می‌باشد.

اکسیداسیون با ازن

ازن در اکثر کاربردهایش مانند حذف رنگ، ضدعفونی کردن، حذف بو و طعم، حذف منیزیم و ترکیبات آلی موثر می‌باشد و یک محلول ناپایدار، دارای خاصیت اکسیدکنندگی بسیار قوی می‌باشد. در شرایط دما و فشار استاندارد، دارای حلالیت کم در آب بوده و ناپایدار است. میزان حلالیت آن در آب بر حسب وزنی تقریبا 10 برابر بیشتر از حلالیت اکسیژن در آب می‌باشد. ازن در تصفیه پساب‌های صنعتی به‌منظور اکسیدکردن ترکیبات آلی به مواد با سمیت کمتر، به‌کار گرفته می‌شود. قدرت ازن در اکسیدکنندگی دو برابر قدرت پراکسید هیدروژن می‌باشد. هدف در تصفیه پساب‌های محتوی ترکیبات فنلی، اکسیدکردن این ترکیبات به مواد‌آلی واسطه است. اگرچه سمی هستند ولی کاملا از نظر زیستی قابل تجزیه می‌باشند.

اکسیداسیون بوسیله پرمنگنات

پرمنگنات پتاسیم یکی از اکسید کننده‌های قوی می‌باشد که در تصفیه آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده به رنگ بنفش متمایل به آبی می‌باشد و باید در استفاده از آن دقت شود تا باعث ایجاد رنگ در محیط نشود. پرمنگنات پتاسیم به سرعت باعث اکسید کردن باندهای دوگانه کربن-کربن در ترکیبات آلی و آروماتیک می‌گردد. مزایای پرمنگنات پتاسیم نسبت به سایر مواد اکسید کننده شامل حمل آسان، قابلیت انحلال بسیار بالا، قابل کاربرد برای انواع آلاینده ها و همچنین قابلیت استفاده در تصفیه آب و خاک می‌باشد. از پرمنگنات پتاسیم برای تصفیه تتراکلرواتیلن و تری کلرواتیلن استفاده شده است.

ب- فرآیندهای اكسیداسیون پیشرفته (AOP)

اصطلاح فرآیندهای پیشرفته اکسیداسیون معمولاً برای توصیف فرآیندهایی به‌کار می‌رود که در آنها از رادیکال‌های بسیار فعال نظیر هیدروکسیل به‌عنوان اکسید‌کننده استفاده می‌شود. تهیه این رادیکال‌ها به‌طرق مختلف امکان‌پذیر است. تا زمان حاضر فرآیندهایی که در مقیاس کامل مورد استفاده قرار گرفته شده‌اند عبارتند‌از ترکیب آب اکسیژنه و اولترا ویوله، ازن و اولترا ویوله(‌همچنین قابل استفاده در فاز گازی‌ ) و ترکیب آب اکسیژنه، اولترا ویوله و ازن. همانطور که گفته شد فرآيندهاي اکسيداسيون پيشرفته به فرايندهايي گفته مي شود که در آن راديکال هاي آزاد فعال مثل OH توليد مي‌شود که براي دگرداسيون آلاينده هاي آلي داراي قدرت اکسيدکنندگي بسيار بالايي هستند (OH=2.80 eV• E).

مفهوم فرايند اکسيداسيون پيشرفته اولين بار در سال 1987 توسط آقاي Glaze و همکاران به کار برده شده است. فرايندهاي اکسيداسيون پيشرفته به طور کلي بر پاية واکنشهاي دگراداسيون اکسيد کننده بنيان نهان شده است که در اغلب موارد توسط راديکال هاي هيدروکسيل آغاز مي‌شود.

فرايندهاي اکسيداسيون پيشرفته براساس ماهيت توليد و نوع فاز سيستم به مراحل زير تقسيم‌بندي مي شود که شماتيک زیر تمام فرايندهاي AOPs را نشان مي دهد. مزيت فرايندهاي اکسيداسيون پيشرفته اينست که در نهايت موجب تخريب مواد آلي به CO2و H2O يعني تجزية معدني مي شود. مزيت ديگر اين فرايندها اينست که مي توانند غلظت هاي پايين آلاينده را نيز از بين ببرند.
طبقه بندی فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته
 

فرآیند اول همراه با املاح آهن نیز مورد استفاده قرار گرفته است که به‌عنوان فرآیند فنتونشناخته می‌شود. اکسیداسیون پیشرفته برای حذف ریز آلاینده‌های آلی مقاوم نظیر انواع آفت‌کش‌ها، موادآلی کلرینه، ترکیبات مولد طعم و بو و مواد برهم زننده ترشحات درون ریز مؤثر است. البته باید توجه داشت فرآیندهایی از اکسیداسیون پیشرفته که در آنها از اولترا ویوله کمک گرفته می‌شود درآ‌ب‌های شدیداً رنگی یا کدر چنان موفق نخواهد بود. بدین ترتیب نکات کلیدی ازلحاظ طراحی کیفیت آب مورد تصفیه (درصد عبور نور یا جذب نور آب) و شدت تابش نور مورد استفاده خواهد بود. باتوجه به مشکوک بودن فرآورده‌های جانبی اکسیداسیون، در کاربرد اکسیداسیون پیشرفته برای آب آشامیدنی لازم است که اکسیداسیون کامل (معدنی سازی کامل مواد آلی به آب، گازکربنیک و املاح) آلاینده‌ها و یا عدم تبدیل به دیگر ترکیبات خطرناک تضمین گردد. امتیاز دیگری که برای این روش‌ها در برابر جذب با کربن‌فعال و زدایش با هوا مورد انتظار است این است که آلاینده‌ها از فازی به فاز دیگر منتقل نشده بلکه نابود می‌گردند. یکی ازمهم‌ترین عوامل در کارایی اکسیداسیون پیشرفته مقدار اکسید کننده و دوز پرتویی است که به‌کار گرفته می‌شود. مکانیزم عمل ترکیب رادیکال هیدروکسیل با ماده آلی با رابطه ذیل قابل نمایش است:

  rR= سرعت تخریب رنگ بوسیله رادیکال‌های OH٠، s.l/Mole

KR = ثابت سرعت درجه دوم برای واکنش تخریب رنگ بوسیله رادیکال‌های OH٠، s.l/Mole

CHOo = غلظت رادیکال هیدروکسیل

CR= غلظت ماده آلی یا ترکیب رنگی        

نیمه عمر ترکیبات آلی مورد نظر را می‌توان با قبول این فرض که غلظت رادیکال هیدروکسیل ثابت بوده و مساوی رقم نمونه‌ای است که در مقیاس واقعی ملاحظه می‌شود، محاسبه نمود. سپس می‌توان برای بدست آوردن نیمه عمر ترکیب آلی از روابط زیر کمک گرفت:

  T 1/2= نیمه عمر ترکیب آلی برحسب ثانیه.

به‌عنوان مثال نیمه عمر فنل 2/0 دقیقه تا 1/0 ثانیه و نیمه عمر MTBE یک دقیقه تا 6/0 ثانیه است. بر پایه این ارقام چنین به‌نظر می‌رسد که امکان معدنی‌سازی بسیاری از ترکیبات آلی در زمان‌های کوتاه وجود دارد. اما نباید فراموش کرد که معمولاً در منابع آب مواد دیگری نظیر بی‌کربنات‌ها و ترکیبات غیر آلی نیز وجود دارند که سریعاً غلظت رادیکال هیدروکسیل را به کمتر از یک مول بر لیتر می‌رسانند.

دو واکنش اصلی رادیکال هیدروکسیل با مواد آلی عبارتند از اضافه شدن به نواحی پر الکترون ( اتصالات دوگانه) و ربایش اتم‌های هیدروژن که واکنش‌هایی از نوع افزایشی بسیار سریع‌تر از واکنش‌های هیدروژن ربایی هستند. به همین علت است که می‌بینیم ترکیبات آلی بدون باند دوگانه نظیر کلروفرم (min 231-2=2/1t) به آسانی و یا به سرعت اکسید نمی‌شوند.

واکنشگر فنتون و شبه فنتون

واکنش فنتون عبارت است از واکنش بين پراکسيد هيدروژن و يون آهن (II) که منجر به توليد حد واسطهاي فعال مثل راديکال هيدروکسيل مي‌شود. اين پديده اولين بار در سال 1894 در انگلستان توسط آقاي فنتون مشاهده شد و به نام او نيز معروف گرديد. تئوري امروزي ارائه شده در مورد مکانيسم واکنش Fe2+ با H2O2 براساس پيشنهاد آقايان هابر و ويس در سال 1934 مي باشد که در آن راديکال هاي آزاد OH و HO2، حدواسط هاي کليدي در واکنش مي باشند.  مکانيسم بديع هابر و ويس بعداً توسط آقاي بارب و همکاران در سال 1951 اصلاح شد. در فرم اصلاح شدة آن، به طور موفقيت آميزي چندين ويژگي هاي اساسي واکنش به حساب آورده شده است:

  • در مقادیر مازاد يون هاي Fe2+ نسبت به H2O2، واکنش به اکسيداسيون کمي يونهاي Fe2+ توسط H2O2 محدود شده است.

    -2Fe2+ + H2O2 → 2Fe3+ + 2OH

  • در مقدار اضافيH2O2 نسبت به Fe2+، تجزية کاتاليتيکيH2O2 به همراه اکسيداسيون يونهاي Fe2+ صورت مي گيرد.

2 H2O2 → 2 H2O + O2                                                                   

  • همچنين مکانيسم براي مشاهداتي است که سرعت واکنش در شروع از درجة اول هم براي [Fe2+] و هم براي [H2O2] باشد در نظر گرفته شده است، اما بعداً مرتبة ظاهري واکنش نسبت به [Fe2+] افزايش مي يابد.

مکانيسم راديکال آزاد Barb شامل مراحل زير است:

(0) Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH + OH                                               

(2) OH + H2O2 → H2O + HO2•                                                         

(4) Fe3+ + HO2 → Fe2+ + H+ + O2                                                   

(3) Fe2+ + HO2 → Fe3+ + HO2                                                      

(1) Fe2+ + OH → Fe3+ + OH                                                            

که يک واکنش زنجيري است که مرحلة (0) به عنوان آغازگر زنجير، مراحل 1 و 3 به عنوان اختتام دهنده و چرخة (4-2-0) تشکيل زنجيري مي دهد که محل آزاد شدن O2 مي باشد. در سال 1975، آقاي والينگ مدارکي مبني بر اکسيداسيون مواد آلي توسط راديکال هاي هيدروکسيل توليد شده توسط واکنشگر فنتون ارائه داد. فرايند فنتون معمولاً داراي دو قسمت است. مرحلة اول که واکنش فنتون (Fe2+/ H2O2) ناميده مي شود، آلاينده سريع تخريب مي شود. اما در مرحلة دوم، تخريب خيلي کم است و واکنش شبه فنتون (Fe3+/H2O2) ناميده مي شود و جايي است که اکثر Fe2+ به Fe3+ تبديل شده است.

راديکالهاي هيدروکسيل داراي پتانسيل استاندارد بالاي  H2O)= 2.8 V∕ E(OH نسبت به NHE مي باشند و دومين جزء بسيار اکسندة شناخته شده پس از فلور مي باشند. OH داراي توانائي کافي براي واکنش غيرانتخابي با مواد آلي براي حاصل کردن مشتقات هيدروژن زدايي شده يا هيدروکسيل دار شده تا معدني شدن کامل آنها به CO2، آب و يونهاي معدني مي باشد. راديکالهاي هيدروکسيل مي توانند با ترکيبات آروماتيک توسط سه نوع واکنش، واکنش دهند:

  • اضافه شدن روي پيوند دوگانه
  • گرفتن اتمهاي هيدروژن (اگر مولکول گروه کناري CnHmx– داشته باشد)
  • انتقال الکترون. مواد آلي طبيعي آب مي توانند هم منبع و هم چاهکي براي هيدروکسيل هاي راديکال باشند. غلظت OH در آبهاي طبيعي تحت تاثير هم ذات و هم غلظت ترکيبات آلي حل شده است.

واکنشهای فرایند فنتون و شبه فنتون

Reaction

NO.

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH + OH¯

 1

Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + HO2 + H+

2a

a) Fe3+ + H2O2 ↔ Fe-OOH2+ + H+

b) Fe-OOH2+ → Fe2+ + HO2

2b

Fe2+ + OH →  Fe3+ + OH¯

3a

Fe2+ + OH → FeIII(OH)2+

3b

Fe2+ + HO2 (H+) →  Fe3+ + H2O2

4

Fe2+ + O2−• (2H+) → Fe3+ + H2O2

5

Fe3+ + HO2 → Fe2+ + O2 + H+

6

Fe3+ + O2−• → Fe2+ + O2

7

H2O2 + OH → H2O + HO2

8

OH + OH → H2O2

9

HO2 + HO2 → H2O2 + O2

10

HO2 + O2−• (H+)→ H2O2 + O2

11

HO2 ↔ O2−• + H+

12

P + OH → oxidation products

13

 

شکل زیر، واکنشهاي ساده شدة فنتون را در محيط هاي اسيدي نشان مي دهد.

واکنش های فنتون و شبه فنتون

 

اگر چه تشکيل راديکال‌هاي هيدروکسيل در مکانيسم زنجيري واکنش‌هاي فنتون در نظر گرفته شده است، ولي گزارشاتي مبني بر توليد حدواسط‌هاي فعال ديگر غير از OH وجود دارد. آقاي کرمر مکانيسم زير را براي واکنش فنتون پيشنهاد کرده است که حدواسط FeO2+، حد واسط کليدي بوده و با سابستريت‌هاي آلي واکنش مي دهد:

 

Fe2+ + H2O   →   {Fe2+. H2O2}                                               

{Fe2+. H2O2}  →  FeO2+ + H2O                                               

FeO2+ + H2O2      Fe2+ + O2 + H2O                                       

FeO2+ + Fe2+ + H2O  →   2Fe3+ + 2OH¯                                  

FeO2+ + Fe3+  →   {FeOFe}5+                                                 

{FeOFe}5+ + H2O2       Fe2+ + Fe3+ + O2 + H2O                     

{FeOFe}5+  →  FeO2+ + Fe3+                                                        

FeO2+ + HA  →  A + Fe3+ + OH¯                                              

FeO2+ + H2A → A + Fe2+ + H2O                                               

مکانیسم بالا را می توان به صورت شماتیک زیر نشان داد:

واکنش با تشکيل برگشت پذير يک حدواسط اوليه {Fe2+. H2O2} ازFe2+ و H2O2 شروع مي شود. (تبادل مولکول H2O در لاية هيدراسيون يون Fe2+ توسط H2O2). از کمپلکس اوليه، حدواسط ثانوية FeO2+ با از دست دادن آب ايجاد مي شود. اين حدواسط کليدي مي تواند هم با يون هاي Fe2+ براي توليد Fe3+ (K5) واکنش دهد يا با H2O2 براي توليد O2 (K4) و هم با آلاينده ها براي حذف آن ها (k′p وKp). FeO2+ علاوه بر آن مي تواند با Fe3+ واکنش داده و يک جزء دوتايي {FeOFe}5+ توليد کند. اين جزء مي تواند با H2O2 براي توليد O2 (K7) واکنش دهد يا به Fe3+ و FeO2+ اوليه تخريب گردد.

ويژگي هاي اصلي سينتيک ارائه شده مي تواند به طور کيفي به روش زير توضيح داده شود. در شروع واکنش در نسبت بالاي ، رقابتي بين H2O2 و Fe2+ براي FeO2+ وجود دارد. هم آزاد شدن O2 (مرحلة 4) و هم اکسيداسيون Fe2+ (مرحلة 5) رخ مي دهد. (بدون حضور آلاينده). زماني که Fe2+ به Fe3+ اکسيد مي شود، يونهاي Fe3+ شروع به رقابت کردن براي FeO2+ مي کنند و {FeOFe}5+ تشکيل مي شود که مسير ثانويه اي را براي آزادسازي O2 بازي مي کند. در نسبت پايين، سرعت مرحلة 4 در مقايسه با سرعت هاي مراحل 5 و 6 ناچيز مي شود، پس رقابت بين مرحلة 5 و 6 مي باشد. زماني که يون هاي Fe2+ اکسيد مي شوند و نسبت Fe3+/Fe2+ افزايش مي يابد،  {FeOFe}5+شروع به تجمع مي کند که تجزية خود به خودي آن از طريق مرحلة 8 به طور اصلي صورت مي گيرد.

حد واسط فعال FeO2+ مي تواند سابستريت هاي مناسب را اگر در سيستم وجود داشته باشد، اکسيد کند. آن ممکن است هم با عوامل کاهندة تک اکي والان مثل HA يا هم با عوامل کاهندة دو عاملي مثل H2A واکنش دهد.

گروه ديگر از محققين نشان داده اند که حدواسط فعال FeIV در سيستم فنتون توليد مي شود و مکانيسم زير را پيشنهاد کرده اند:

[FeII(OH)(H2O)5]+ + H2O2 → [FeII(OH)(H2O2)(H2O)4]+ + H2O   

[FeIII(OH)(H2O2)(H2O)4]+ → [FeIV(OH)3(H2O)4]+                     

[FeIV(OH)3(H2O)4]+ + H2O → [FeIII(OH)(H2O)5]2+ + OH + OH¯

محاسبات ترموديناميکي اخير ثابت کرده است که واکنش انتقال الکترون در کرة بيروني بين Feaq2+ و H2O2 که مکانيسم کلاسيک هابر و ويس بر مبناي آن استوار است، اتفاق نمي افتد. زيرا که تشکيل حدواسط H2O2- قابل قبول نيست. در مقابل، تشکيل کمپلکس آهن هيدراته- H2O2 از لحاظ ترموديناميکي مطلوب مي باشد. اين واکنش شامل واکنش تبادل ليگاند (H2O2 به جاي H2O) در اولين فضاي ليگاند کاتيون آهن (II) مي باشد.

با دقت بر تفاوت قابل ملاحظه بين ثابت سرعت تک مولکولي تبادل ليگاند در کمپلکس آهن II با اسپين بالا (2×106 s-1) و ثابت سرعت در مولکولي واکنش فنتون حرارتي (60-80 M-1s-1)، مشاهده مي شود که نبايستي انتظار انجام ديگري واکنش انتقال الکترون در کرة بيروني را داشته باشيم. در حقيقت، يک انتقال الکترون در کرة دروني (Fe(OH)( H2O2)(H2O)5]+ به آرامي صورت مي گيرد و حد واسط کمپلکس آهن (IV) تشکيل مي گردد.

شرکت باتاب صنعت اوژن (BSOCO) با تکیه بر متخصصین و مهندسین امر در ارائه خدمات مربوط به سیستم اکسیداسیون پیشرفته AOPs نظیر مشاوره، طراحی فرآیند، طراحی سازه، نقشه های PFD، P&ID، Site Plan، دفترچه محاسبات فرآیندی، دیتاشیت مربوط به واحدهای فرآیندی، فلسفه کنترل، محاسبات هیدرولیکی جریان مایع، پروفیل هیدرولیکی، پایپینگ لیست (Piping list)، اجرا و راه اندازی آن با آخرین تکنولوژی های روز دنیا و استانداردهای طراحی معتبر می تواند شما را در پیشبرد پروژه تان کمک نماید.

همچنین این شرکت در زمینه بهره برداری و نگهداری از تاسیسات تصفیه خانه و کنترل ملاحظات فرآیندی جهت حفظ استانداردهای زیست محیطی و تامین تجهیزات لازم با قیمت مناسب (مهندسی خرید) و تعمیر تجهیزات مستهلک تصفیه خانه فعالیت می نماید.

لذا جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا را کلیک و با همکاران ما در شرکت تماس برقرار نمایید.

شرکت باتاب صنعت اوژن (BSOCO) همواره در مسیر حفظ حقوق مشتری گام برداشته و بزرگترین سرمایه خود را رضایت این عزیزان می داند.

CHIANI : SABTE NAZAR
4 0
با سلام و احترام عالی بود خسته نباشید
فاطیما : فنتون
4 0
خوب بود و استفاده بردم
مدیر : فاطیما و CHIANI عزیز
1 0
نظر مثبت شما دوستان باعث دلگرمی ماست.
عنوان نظر :
نام شما :
ایمیل :