مقایسه کارایی فرایندهای سونولیز، فتولیز و فتوسونولیز در تجزیه مواد آلی

فنل یکی از ترکیبات معمول در فاضلاب صنایع مختلف همچون نفت، پتروشیمی، صنایع دارویی، صنایع تولید آفت کشها، صنایع رنگ و نقاشی و صنایع تولید مواد شیمیایی آلی است. به دلیل سمیّت زیاد این ماده، آلوده شدن منابع آب به آن، یک مشکل جدی و تهدیدی برای سلامتی انسان محسوب می شود. در این تحقیق، تجزیه سونوشیمیایی، فتوشیمیایی و فتوسونوشیمیایی فنل در محیط های آبی بررسی شد. آزمایش های سونوشیمیایی با استفاده از یک دستگاه مولد امواج فرا صوت (500 وات) در دو فرکانس 35 و 130 کیلو هرتز و آزمایش های فتوشیمیایی توسط یک لامپ 400 وات از نوع بخار جیوه با فشار متوسط انجام شد. غلظت فنل در تمام آزمایش ها بین 1 تا 100 میلی گرم در لیتر بود. در این تحقیق اثر فاکتورهایی مانند ph محیط آبی، غلظت اولیه فنل و مدت زمان فرایند بررسی شد. نتایج نشان داد که اثر امواج فراصوت در اکسیداسیون فنل به طور عمده از طریق واکنش با رادیکال های هیدروکسیل تولیدی در طی کاویتاسیون آب انجام می شود. به طور معمول سرعت تجزیه فنل توسط امواج فراصوت کند است. با این حال نتایج  نشان داد که سرعت تجزیه فنل در فرکانس 130 کیلو هرتز بیشتر از فرکانس 35 کیلو هرتز است. این وضعیت بیانگر این است که سرعت واکنش های مربوط به رادیکال هیدروکسیل (تولید پراکسید هیدروژن و تجزیه فنل) در فرکانس های بالاتر، بیشتر است. نتایج مطالعه نشان داد که سرعت واکنش فتوشیمیایی بیشتر از واکنش های سونوشیمیایی است. همچنین مشخص گردید که ترکیب امواج فراصوت با اشعه فرابنفش بسیار مؤثرتر از کاربرد تنهای هر کدام از آنها است. بنابراین با ادغام این دو روش (فرایند فتوسونیک)، به دلیل سه مکانیسم عمده شامل تجزیه فتوشیمیایی، اکسیداسیون سونوشیمیایی و اکسیداسیون توسط ازن به وجود آمده از اثر اشعه فرابنفش بر روی اکسیژن محلول در راکتور فتوسونیک، افزایش قابل توجهی در تجزیه فنل به وجود می آید. نتایج این بررسی همچنین نشان داد که سرعت تجزیه فنل با کاهش ph محیط و غلظت اولیه فنل، در تمام فرایندهای مورد مطالعه، افزایش می یابد.