تجزیه فتوکاتالیستی 4-کلروفنل با استفاده از فرایندهای پرسولفات فعال شده با نانو ذره آهن و هیدروژن پراکسید فعال شده با نانو ذره آهن در حضور امواج فرابنفش: طراحی آزمایش با مدل تاگوچی

4-کلروفنل یکی از ترکیبات سمّی خانواده کلروفنل‌هاست که در پساب فاضلاب‌های تولید شده در صنایع پتروشیمی، پالایشگاه‌های نفت، صنایع داروسازی و صنایع فراوری چوب و کاغذ تولید و به منابع آب‌های سطحی و زیر زمینی وارد می‌شود. این پژوهش با هدف بررسی امکان استفاده از نانو ذره آهن به‌منظور فعال‌سازی اکسیدان‌های پراکسید هیدروژن و پرسولفات در حضور امواج  UVA-LED به‌منظور حذف 4-کلروفنل با طراحی آزمایش براساس مدل آماری تاگوچی انجام گرفت. برای انجام این پژوهش از یک راکتور بسته در مقیاس آزمایشگاهی مجهز به 18 لامپ دیودی منتشرکننده امواج فرابنفش با طول موج 390 نانومتر استفاده شد. تأثیر پارامترهای بهره‌برداری نظیر pH محلول، زمان تماس، غلظت نانو ذره آهن، غلظت پراکسید هیدروژن، غلظت پرسولفات و غلظت اولیه 4-کلروفنل توسط فاکتور تعریف شده 4*4 با استفاده از آرایه ارتئوگونال L-16 مدل تاگوچی مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج حاصل از آنالیز آماری با استفاده از مدل تاگوچی، شرایط بهینه برای حذف 4-کلروفنل در فرایند پرسولفات فعال شده توسط نانوذره آهن در حضور امواج فرابنفش در غلظت اولیه 25 میلی‌گرم در لیتر 4-کلروفنل، زمان تماس 60 دقیقه، غلظت نانوذره آهن 2 میلی‌مولار و غلظت پرسولفات 2 میلی‌مولار تعیین شد. بالاترین کارایی حذف و بالاترین مقدار S/N برای این فرایند به‌ترتیب 83/51 درصد و 29/34 بود. شرایط بهینه به‌منظور حذف 4-کلروفنل در فرایند پراکسید هیدروژن فعال شده توسط نانوذره آهن در حضور امواج فرابنفش در غلظت اولیه 4-کلروفنل 25 میلی گرم در لیتر، زمان تماس 30 دقیقه، غلظت نانوذره آهن 1 میلی‌مولار و غلظت پراکسید هیدروژن برابر با 75/0 میلی‌مولار بود که بالاترین کارایی حذف و بالاترین مقدار S/N  برای این فرایند به‌ترتیب 76/81 درصد و 25/38 حاصل شد. با توجه به این که در شرایط اسیدی، افزایش شکل فعال کاتالیزگر (آهن دو ظرفیتی) سبب فعال شدن بهتر و بیشتر اکسیدکننده‌ها (رادیکال هیدروکسید و رادیکال سولفات) می‌شود، در نتیجه کارایی فرایندها در این شرایط بهتر بوده است. نتایج این پژوهش نشان داد که فرایند فعال‌سازی پراکسید هیدروژن با نانو ذرات آهن در حضور امواج فرابنفش به‌دلیل راندمان بالای حذف، زمان تماس کم و کمترین استفاده از ماده اکسیدان می‌تواند به‌عنوان یک روش قابل قبول برای حذف 4-کلروفنل و سایر آلاینده‌های آلی از محیط‌های آبی مورد استفاده قرار گیرد.