تطبيق تكنولوجيا الأكسدة المتقدمة في المركبات العضوية الصعبة للتحلل

في الوقت الحالي، تستخدم تقنيات المعالجة البيولوجية التقليدية بشكل رئيسي للملوثات العضوية في مياه الصرف الصحي.إن فعالية بعض مياه الصرف الصحي التي تحتوي على تركيزات عالية وهياكل كيميائية مستقرة ليست مثاليةالمواد الملوثة العضوية في مياه الصرف الصحي هذه مرتفعة التركيز، سامة، ومعقدة التكوين،معظمها يحتوي على هياكل عطرية مستقرة يصعب تدهورها، مع ضعف التحلل الحيوي وصعوبة التخلص منه.أصبح إزالة الملوثات العضوية في مياه الصرف الصحي العضوية للمفاعل البيولوجي نقطة صعبة في مجال معالجة مياه الصرف الصحيفي السنوات الأخيرة ، تم إجراء الكثير من الأبحاث حول طرق معالجة مياه الصرف الصحي العضوية المتعصبة على الصعيدين المحلي والدولي.مقارنة مع طرق معالجة المياه التقليديةوقد جذبت عمليات الأكسدة المتقدمة اهتمامًا واسعًا لمزاياها في تأثير المعالجة الجيد والسرعة السريعة وعدم وجود تلوث ثانوي وتطبيق واسع.أساليب معالجة مياه الأكسدة المتقدمة لديها عموماً الخصائص التالية:: a. باستخدام عدد كبير من الجذور الهيدروكسيلية الحية ذات القدرة القوية على الأكسدة كمواد أكسدة، والتي يمكن أن تحفز تفاعلات سلسلة من تفاعلات الأكسدة.تركيز كاف من الجذور الهيدروكسيل يمكن أن تلوث عضوية غير عضوية تماما دون توليد التلوث الثانوييمكن لهذه الطريقة أن تؤكسد الملوثات العضوية بتركيزات مختلفة في المياه وهي فعالة أيضًا بالنسبة لبعض المركبات العضوية النزرة ذات التركيز المنخفض.يمكن استخدام هذه الطريقة بمفردها أو مجتمعة مع طرق أخرى مثل التحلل الحيوي لتقليل تكاليف التخلص منهايتم تقسيم تقنيات التخلص التفصيلي من AOPs إلى ثلاث فئات: طريقة الأكسدة التقليدية المتقدمة ، طريقة الأكسدة بالهواء الرطب ، وطريقة الأكسدة الكهروكيميائية ،وتناقش بالتفصيل تطبيقاتها في إزالة الملوثات العضوية من مياه الصرف الصحي.
1وتشمل طرق الأكسدة المتقدمة المستخدمة بشكل شائع حاليًا طريقة فنتون، وطريقة O3 / UV، وطريقة O3 / H2O2، وطريقة الأكسدة الضوئية TiO2.بدأ تطبيق عامل فنتون في إزالة الأكسدة من الملوثات العضوية في الستينيات، عندما استخدم أيزنهاور لأول مرة Fe2 + / H2O2 لإزالة الفينول والالبنزين الألكلي في معالجة المياه. استخدم Emolla et al. طريقة أكسدة Fenton لمعالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على ثلاثة مضادات حيوية ،أموكسيسيلينو ampicillin و clotrimazole ، ووجدوا أن المضادات الحيوية الثلاث يمكن أن تكون مختلطة بالكامل في ظل ظروف معينة ، مع معدل إزالة COD أكثر من 80 ٪.لتحسين كفاءة التخلص من فنتون، تم إدخال أشعة فوق البنفسجية (UV) ، والتي يمكن أن تقلل من كمية Fe2 + وتعزيز تكوين H2O2 إلى جذور هيدروكسيل عالية الأكسدة،والتي يمكن أن تجعل المادة العضوية أكثر وفرة وغير العضويةوقد استخدمه بعض الناس في معالجة عميقة لمياه الصرف الصحي الصبغية، وتظهر النتائج أنه عندما يكون تركيز الصبغ الصبغية 400mg/L،طريقة UV Fenton يمكن أن تحقق معدل إزالة لون أكثر من 95٪ في مياه الصرف الصحيومع ذلك، هذه الطريقة ليست فعالة للغاية لتطبيق الطاقة الشمسية، وتكلفة معدات التخلص مرتفعة نسبيا،مما يؤدي إلى ارتفاع استهلاك الطاقة أثناء تشغيل المعدات، والذي يحد من تطبيقه. تم تطبيق طريقة O3/UV لأول مرة من قبل غاريسون وآخرين لمعالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على أملاح السيانيد الحديدي المعقدة،ووجد أن فصل الأشعة فوق البنفسجية عن الأوكسجين يمكن أن يزيد من معدل الأكسدة بنسبة 10-104 مرةاستخدمت جيا كوان أساليب أكسدة متقدمة مثل O3/UV و O3/H2O2 لوقف معالجة مياه الصبغة. أظهرت النتائج أنه عندما تكون قيمة الحموضة 8 ومدة التفاعل 2 ساعة،تكنولوجيا الأكسدة المتقدمة من O3 / UV كان معدل إزالة اللون من 98.3٪ ومعدل إزالة COD من 67.0٪ لمياه الصرف الصحي الصبغة. المحفزات الضوئية القائمة على TiO2 هي المحفزات الضوئية الأكثر شيوعًا التي تم دراستها لمعالجة مياه الصرف الصحي.طريقة التأكسيد الكاتاليتيكي للعمل على مياه الصرف الصحي المضادة للمضادات الحيوية لديها مزايا ظروف رد الفعل الخفيفةسود وآخرون صمموا Bi2O3 / TiO2 المحفز الضوئي عن طريق الطريقة الحرارية المائيةواستخدمت المحفزة الضوئية لتوليف مياه الصرف الصحي المحاكاة للمضادات الحيويةأظهرت النتائج التجريبية أنه بعد ساعتين من العلاج بالضوء، كان معدل تخليق اللوكساسين 92٪.أظهرت الأكسدة الضوئية نتائج جيدة في معالجة مياه الصرف الصحي بالمبيدات الحشرية، وخاصة مياه الصرف الصحي للمبيدات الحشرية الفوسفورية ، مع كفاءة تدهور مرضية ، ومعدلات إزالة COD و TOC.طريقة الأكسدة الكاتاليتية للضوء لها بعض المزايا في معالجة مياه الصرف الصحي العضوية، ولكن المشاكل الرئيسية هي ارتفاع تكلفة تحضير المحفز، وانخفاض معدل تطبيق الطاقة الضوئية، والإنتاج المحتمل للمنتجات الوسيطة الأكثر سمية، وصعوبة استرداد المحفز.لذلك، هناك حاجة إلى مزيد من البحوث حول تطبيق طريقة الأكسدة الضوئية التحفيزية للحواجز.

2تم إدخال طريقة أكسدة الهواء الرطب في الخمسينات وقد حظيت باهتمام بحثي كبير على الصعيدين المحلي والدولي في السنوات الأخيرة.اليابان والولايات المتحدة قد استخدمتها في معالجة المياه الصناعيةتفاعل أكسدة الهواء الرطب ينتمي أيضًا إلى تفاعل سلسلة الجذور الحرة ، ويتم استخدام مختلف الجذور الحرة كمواد أكسدة لإزالة الملوثات العضوية.طريقة الأكسدة الرطبة تخلط مياه الصرف الصحي التي تحتوي على الملوثات العضوية مع الهواء أو الأكسجين، وتأكسد المركبات العضوية في مياه الصرف الصحي في ظل درجات حرارة عالية وضغط مرتفع (150-350 درجة مئوية، 0.5-20MPa).طريقة أكسدة الهواء الرطب لديها مزايا أكسدة كاملة للملوثات والحد الأدنى من التلوث الثانوي، ويمكن أن تزيل بشكل فعال الملوثات التي يصعب تحليلها بيولوجيا. ولكن هذه الطريقة لديها أيضا بعض القيود.يجب إيقاف الاستجابة تحت درجات حرارة عالية وضغط مرتفع، والتي يمكن أن تسبب تآكلًا حادًا للمعدات وتتطلب استثمارًا كبيرًا في نظام تشغيل المعدات. لذلك ، لديها قيود معينة في التطبيقات الصناعية.في عملية التأكسيد الرطبة، يمكن للمحفزات المناسبة تقصير وقت التفاعل وجعل ظروف التفاعل أسهل في الوصول إليها.المعادن الأرضية النادرة وأكسيداتها وأملاحهاوقد جذبت إعادة تدوير المحفز غير المتجانس المزيد من الاهتمام، عادة ما تستخدم مواد مثل هلام السيليكا، والكربون المنشط، والأرض الدياتومية، والألومينا، الخ.كمحمولات لحمل أنواع مختلفة من المعادن النشطة وأكسيداتها لوقف التفاعلات التحفيزيةتستخدم طريقة أكسدة الهواء الرطب لمعالجة مياه الصرف الصحي المبيدات الحشرية عن طريق إدخال الهواء باستمرار في ظل درجات حرارة عالية وضغط عالية.والذي يمكنه أن يأكسد المادة العضوية في مياه الصرف الصحي بكفاءة إلى جزيئات صغيرة من المادة العضويةتتأكسد المركبات العضوية التي تحتوي على الفوسفور لتشكيل حمض الفوسفور، في حين يتم أكسدة مركبات الكبريت العضوية لتشكيل حمض الكبريت. بالإضافة إلى مياه الصرف الصحي المبيدات الحشرية،صناعة الورق الخشخاش الخضار الكحول الأسوديمكن أيضا معالجة مياه الصرف الصحي من غاز الفحم، مياه الصرف الصحي من التوابل، الخ من خلال طريقة أكسدة الهواء الرطب،الذي له آثار جيدة على إزالة الملوثات العضوية في مياه الصرف الصناعي مثل الأدوية3- الأكسدة الكهروكيميائية والأكسدة الكهروكاطاليزية هي طرق أكسدة متقدمة جذبت الكثير من الاهتمام في السنوات الأخيرة. They apply an external electric field and generate strong oxidizing free radicals through a series of electrode reactions inside the reaction installation to stop the oxidation and degradation of organic pollutants in sewage، تحويلها إلى غير سامة أو منخفضة السمية الجزيئات الصغيرة المتوسطة، وفي نهاية المطاف غير عضوية تماما.إن تطوير الأقطاب الكهربائية ذات الأداء التحفيزي الفعال هو الجانب الأكثر أهمية في أبحاث الأكسدة الكهربائية التحفيزيةفي الوقت الحاضر، مواد الكهرباء مثل الكهرباء الكهرباء، الكهرباء المركبة غير المعدنية،وقد تم دراسة على نطاق واسع وتطبيقها على الصعيدين المحلي والدولي.استخدم لي هونغبو مفاعل الكهروكيماوي الحاجز مع كهرباء Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2 كمحفز ولوحة من الفولاذ المقاوم للصدأ كالكاثود لمحاكاة تدهور حمض الإيزوفثاليك في مياه الصرف الصحيكان معدل إزالة المواد العضوية في مياه الصرف الصحي الحمض الإيزوفتالي مع تركيز أولي 250mg/L أكثر من 80%.بعض الناس في الخارج يستخدمون أيضًا أقطاب الكهرباء الماسية المزودة بالبورون كآيدات لمعالجة مياه الصرف الصحي المبيدات الحشرية التي تحتوي على الكلوربيريفوس مع COD الأولي 450mg / Lأظهرت النتائج أن المادة العضوية يمكن أن تكون مكسورة تماما وتحلل في غضون 6 ساعات فقط.البيانات المتعلقة بالماس المضغوط بالبور/الكهرباء من الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدمة لمعالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على خمسة مضادات حيوية سلفوناميدأظهرت النتائج التجريبية أن آلية تدهور المضادات الحيوية السولفوناميد هي أساسا بسبب هجوم الجذور الهيدروكسيلية على روابط S-N وحلقات البنزين.طريقة الأكسدة الكهربائية المحفزة لها تأثير تدهور جيد على بعض المركبات العضوية المستقرة من الناحية الهيكلية وصعبة التدهوروفي الوقت نفسه، فإن العملية معقدة، وتكلفة التشغيل ليست عالية، ومن السهل تحقيق التحكم الآلي، والتي لديها آفاق تطبيق جيدة.وقد حظيت تقنية AOPs باهتمام واسع في البلدان المزدهرة مثل أوروبا، أمريكا، واليابان، وقد تم تطبيقها على نطاق واسع في العديد من المجالات الصناعية مثل البتروكيماويات، الصيدلة، الغذاء، وحماية البيئة.في الوقت الحاضر، يقتصر في الغالب على التجارب المختبرية والبحوثأولاً، هناك نقص في البحث المنهجي والعميق حول الديناميكا الحرارية والحركية والجوانب الأخرى لعمليات AOPs.بسبب ظروف مختلفة لنظام التفاعل مثل درجة الحرارة والضغط، والتي تتطلب متطلبات عالية للمعدات مثل مقاومة التآكل، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة الضغط العالي، فإنه يزيد أيضا من صعوبة التحكم في العملية والتشغيل،مما يعيق المزيد من تطبيق تكنولوجيا AOPs في الممارسة العملية.