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 آفت‌کشها، صنایع رنگ و نقاشی و صنایع تولید مواد شیمیایی آلی است. به‌دلیل سمیّت زیاد این ماده، آلوده شدن منابع آب به آن، یک مشکل جدی و تهدیدی برای سلامتی انسان محسوب می‌شود. در این تحقیق، تجزیه سونوشیمیایی، فتوشیمیایی و فتوسونوشیمیایی فنل در محیط‌های آبی بررسی شد. آزمایش‌های سونوشیمیایی با استفاده از یک دستگاه مولد امواج فرا صوت (500 وات) در دو فرکانس 35 و 130 کیلو هرتز و آزمایش‌های فتوشیمیایی توسط یک لامپ 400 وات از نوع بخار جیوه با فشار متوسط انجام شد. غلظت فنل در تمام آزمایش‌ها بین 1 تا 100 میلی‌گرم 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 به‌طور عمده از طریق واکنش با رادیکال‌های هیدروکسیل تولیدی در طی کاویتاسیون آب انجام می‌شود. به‌طور 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 واکنش‌های مربوط به رادیکال هیدروکسیل (تولید پراکسید هیدروژن و تجزیه فنل) در فرکانس‌های بالاتر، بیشتر است. نتایج مطالعه نشان داد که سرعت واکنش فتوشیمیایی بیشتر از واکنش‌های 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)، به‌دلیل سه مکانیسم عمده شامل تجزیه فتوشیمیایی، اکسیداسیون سونوشیمیایی و اکسیداسیون توسط ازن به‌وجود آمده از اثر اشعه فرابنفش بر روی اکسیژن محلول در راکتور فتوسونیک، افزایش قابل توجهی در تجزیه فنل به‌وجود می‌آید. نتایج این بررسی همچنین نشان داد که سرعت تجزیه فنل با کاهش pH محیط و غلظت اولیه فنل، در تمام فرایندهای مورد مطالعه، افزایش می‌یابد.