تصفيه فاضلاب به روش اكسيداسيون شيميايي

اكسيداسيون شيميايي در تصفيه فاضلاب صنعتي  اكسيداسيون شيميايي به واكنش هايي مي گويند كه در طي آنها يك يا چند الكترون از ماده شيميايي مورد نظر به ماده ديگر كه اكسيد كننده ناميده مي شود منتقل مي شوند. به عبارتي ديگر زماني  كه الكترونها از يك يون، اتم يا مولكول حذف شوند، ماده اكسيد شده …

تصفيه فاضلاب به روش اكسيداسيون شيميايي https://atie-energy.com/تصفيه-فاضلاب-به-روش-اكسيداسيون-شيمياي/ https://atie-energy.com/تصفيه-فاضلاب-به-روش-اكسيداسيون-شيمياي/#respond شركت آتيه انرژي Tue, 08 Sep 2020 20:54:07 0000 تصفيه فاضلاب صنعتي https://atie-energy.com/?p=216 اكسيداسيون شيميايي در تصفيه فاضلاب صنعتي  اكسيداسيون شيميايي به واكنش هايي مي گويند كه در طي آنها يك يا چند الكترون از ماده شيميايي مورد نظر به ماده ديگر كه اكسيد كننده ناميده مي شود منتقل مي شوند. به عبارتي ديگر زماني  كه الكترونها از يك يون، اتم يا مولكول حذف شوند، ماده اكسيد شده …

اكسيداسيون شيميايي در تصفيه فاضلاب صنعتي 

اكسيداسيون شيميايي به واكنش هايي مي گويند كه در طي آنها يك يا چند الكترون از ماده شيميايي مورد نظر به ماده ديگر كه اكسيد كننده ناميده مي شود منتقل مي شوند. به عبارتي ديگر زماني  كه الكترونها از يك يون، اتم يا مولكول حذف شوند، ماده اكسيد شده و هنگامي كه الكترونها به يك يون، اتم يا مولكول افزوده شوند ماده احيا مي گردد. واكنش هاي اكسيداسيون و احيا نقش بسزايي  در مهندسي محيط زيست دارند. جدول  زير قدرت اكسيدكنندگي بعضي از عوامل اكسيد كننده، كه اكثرا مورد استفاده قرار مي گيرند را نشان مي دهد.

جدول زير قدرت اكسيدكنندگي بعضي از عوامل اكسيد كننده را نشان مي دهد

وقتي كه اكسيداسيون شيميايي صورت ميپذيرد، اكسيداسيون كامل تركيب مورد نظر يا گروهي از تركيبات ممكن است مهم و ضروري نباشد. در بيشتر موارد، اكسيداسيون جزيي براي تركيبات ساده تر و قابل تجزيه تر براي تصفيه بيولوژيكي بعدي يا كاهش سميت آن كافي مي باشد. فرايندهاي اكسيداسيون شيميايي به دو گروه تقسيم مي شوند:

اكسيداسيون شيميايي كلاسيك در تصفيه فاضلاب صنعتي 

معمولا تصفيه هاي شيميايي كلاسيك شامل افزودن عامل اكسيدكننده به آب حاوي آلودگي براي اكسيد كردن آن مي باشد. اكسيداسيون شيميايي به طور  وسيع در تصفيه مواد آلي خطرناك مورد استفاده قرار گرفته است. امروزه با استفاده از تكنولوژي مي توان با پايش پارامترهاي فرآيند به طور موثر و بي خطر فرآيند اكسيداسيون را در مقياس پروژه هاي بزرگ به كار گرفت. اين امر  عمدتا به دليل سهولت دسترسي و مسائل اقتصادي است. لذا بطور مختصر به شرح عملكرد عوامل اكسيدكننده مورد استفاده در تصفيه آب و فاضلاب اشاره مي شود.

اكسيداسيون با كلر

از كلر مي توان به عنوان يك اكسيدكننده شيميايي خوب نام برد و باعث نابودي ميكروارگانيسم ها مي شود. كلر به صورت عنصر و يا به صورت هيپوكلريت عامل اكسيدكننده بسيار قوي مي باشد و مي توان آن را به طور كارآمد در اكسيداسيون سيانيد استفاده كرد.

اكسيداسيون با پرمنگنات پتاسيم

پرمنگنات پتاسيم به صورت كريستال ها و يا گرانول هاي بنفش تيره با جلاي فلزي مي باشد و در صورتي كه بصورت خشك در تماس با اسيد سولفوريك غليظ يا پراكسيد هيدروژن قرار گيرد، باعث  انفجار مي شود. از اين اكسيد كننده جهت حذف برخي از تركيبات آلي استفاده مي شود. عمدتا در حذف آلدئيد ها، مركاپتان ها، فنل و اسيدهاي غير اشباع به كار برده مي شود. در بحث مواد زائد خطرناك عمده ترين كاربري  آن مربوط به حذف تركيبات فنلي است.

در طي واكنش، حلقه آروماتيك شكسته مي شود و مولكول با وضيعت خطي ايجاد شود. تركيبات آليفاتيك بيشتر اكسيد شده و آب و دي اكسيد كربن بوجود مي آيد. سرعت  واكنش سريع بوده و بستگي زيادي به pH محيط دارند. pH هاي بالاتر از ۵/۹ مناسب هستند. استفاده از  پرمنگنات به دليل هزينه زياد مواد مورد نياز و سميت آن براي آبزيان در مقياس بزرگ گسترش پيدا نكرده است.

يك عيب ديگر استفاده از  پرمنگنات پتاسيم به عنوان اكسيد كننده تشكيل دي اكسيد منگنز مي باشدكه رسوب نموده و بايستي با زلال سازي يا فيلتراسيون از سيستم خارج گردد.

اكسيداسيون با پراكسيد هيدروژن در سيستم تصفيه فاضلاب صنعتي

پراكسيد هيدروژن يك آميختگي اكسيد كننده بسيار نيرومند است است كه به صورت تاثير گذار و در اندازه بزرگ به منظور اكسيداسيون با پراكسيد هيدروژن، تركيباتي مانند فنل ها، سيانيدها، تركيبات گوگردي و يونهاي فلزي مورد بهره برداري قرار مي گيرد. تركيب تجاري آن در آب محلول، بي رنگ و با درصد نابي ۷۰-۳۰ درصد است. اين تركيب اكسيدكننده قوي در طول تجزيه، اكسيژن و گرماي زيادي به وجود مي آورد. اندازه ناچيزي از بعضي فلزات مي تواند نقش ويژه اي به عنوان اسانگر  در پروسه هاي اكسيداسيون با پراكسيد هيدروژن بازي كنند.

اين اكسيد كننده يك ماده به نسبه بي خطر بوده و در تصفيه مقادير زيادي از مواد آلي و معدني استفاده شده است. به اضافه بالا رفتن پراكسيد هيدروژن توانايي اين را دارد كه به شكل موثر حلقه بنزني را در طيف وسيعي از درجه حرارت و ستبري اكسيد كند.

اين پروسه به ph خيلي حساس بوده و دامنه pH بهينه در حدود ۴-۳ در حال تغيير است. پراكسيد هيدروژن در درگاه يك كاتاليست مانند آهن، باعث به وجود امدن راديكال هيدروكسيل شده كه با مواد آلي ادغام شده و شكل آن ها را در هم مي شكند. مزيت مهم آن  كم بها بودن بودن، قدرت اكسيدكنندگي زياد، آساني در جابجايي، حلاليت در آب و همچنين نبود توليد محصولات جانبي سمي و رنگي است.

اكسيداسيون با ازن

ازن در بيشتر بهره وري هايش مثل حذف رنگ، ضدعفوني كردن، حذف بو و طعم، حذف منيزيم و تركيبات آلي مسمر ثمر مي باشد و ازن يك محلول ناپايدار، داراي خاصيت اكسيدكنندگي بسيار زياد. درمواقع دما و فشار استاندارد، داراي حلاليت كم در آب بوده و بي دوام است.

مقدار حلاليت ازن در آب بر طبق وزني تقريبا ۱۰ برابر زيادتر از حلاليت اكسيژن در آب است. ازن در تصفيه پساب هاي صنعتي به جهت  اكسيدكردن تركيبات آلي به مواد با سميت كمتر، مورد بهره برداري قرار مي گيرد. توان ازن درعمل اكسيد كردن دو برابر قدرت پراكسيد هيدروژن است. مقصود در تصفيه پساب هاي شامل تركيبات فنلي، اكسيدكردن اين تركيبات به مواد آلي ميانجي مي باشد. هرچند سمي هستند ولي كاملا از لحاظ زيستي توان جداسازي دارند باشند.

پروسه اكسيداسيون پيشرفته (AOP) در پكيج تصفيه فاضلاب صنعتي

عمدتا  اكسيداسيون پيشرفته حاويه توليد و كاربرد راديكال آزاد هيدروكسيل ۲۸ به نشان يك اكسيد كننده قوي به جهت ويران كردن تركيباتي است كه با اكسيد كننده هاي رايج مانند اكسيژن، ازن و كلر تماما اكسيد نمي شوند. راديكال هيدروكسيل با تركيبات محلول رياكشن بروز مي دهد و باعث آغاز واكنشهاي اكسيداسيون پيشرفته مي شود تا زماني كه تركيب مورد نظر به تماما از بين رود.

پروسه تصفيه به وسيله اكسيداسيون پيشرفته به نشان روش هاي معقول براي از بين بردن آلودگي هاي منابع آب زيرزميني، سطحي و فاضلابهاي صنعتي شامل الودگي هاي هاي آلي غير قابل جداسازي زيستي به احتساب مي آيند. راديكال هاي هيدروكسيل به شكل شگفت انگيزي قابليت پذيرش واكنش را دارند كه به بيشتر تركيبات آلي يورش مي برند. قالبا  سينتيك واكنش با در نظر گرفتن غلظت راديكال هاي هيدروكسيل و غلظت آلودگي از درجه اول پيروي مي كند و ثابت هاي سرعت عمدتا در دايره ۱۰۸ تا ۱۰۱۱ ليتر بر مول بر ثانيه هستند. آن سان كه غلظت راديكال ۱۰- ۱۰ مول بر ليتر باشد، ثابت سرعت واكنش شبه درجه اول بين يك تا ۴ – ۱۰ تا ۱۲ – هيدروكسيل بر ثانيه اخذ مي شود.

در حال حاضر، تكنولوژي هاي گوناگوني در فرآيندهاي اكسيداسيون پيشرفته براي توليد راديكال هيدروكسيل موجود است. اين پروسه ها را بر پايه فرآيندهايي بر اساس پرتو فرابنفش، فرآيندهاي بر اساس پراكسيدهيدروژن و يا  فرآيندهايي بر اساس ازن در منابع و متون گوناگون طبقه بندي مي شود.