تلفیق فرآیند کاتالیزوری ازن و کربن فعال بیولوژیکی با راکتور بستر سیال برای حذف اسید هیومیک ازآب

تشکیل محصولات جانبی گندزدایی یکی از مهمترین نگرانیها در رابطه با گندزدایی آب با کلر است. در گندزدایی آب با کلر، در نتیجه واکنش کلر با ترکیبات آلی طبیعی محصولات جانبی گندزدایی تشکیل می شود. در تصفیه آب، ازن برای مقاصد مختلف به خاطر قدرت اکسیداسیون و پتانسیل گندزدایی بالا استفاده می شود. ازن دارای معایبی از قبیل حلالیت پائین در آب، سرعت واکنش پائین با بعضی از ترکیبات آلی و عدم تجزیه کامل ترکیبات آلی مقاوم از قبیل ترکیبات آلی طبیعی می باشد. در سال های اخیر به منظور رفع این معایب ازن زنی متداول، استفاده از کاتالیزورها بصورت هموژن و هتروژن با ازن که بعنوان فرایند ازن زنی کاتالیزوری شناخته می شود مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه تلفیق فرایند ازن زنی کاتالیزوری با فرایند تصفیه بیولوژیکی در راکتور بستر سیال برای حذف ترکیبات پیش ساز تری هالومتانها استفاده شده است. از پارامترهای کل کربن آلی، شاخص جذب ماراء بنفش در طول موج 254 و پتانسل تشکیل تری هالومتانها به عنوان پارامترهای جایگزین اندازه گیری پیش ساز تری هالو متانها استفاده شد. در این مطالعه از کربن فعال به عنوان کاتالیزور در فرایند ازن زنی برای حذف اسید هیومیک از محلولهای مایی استفاده شد. تاثیرکاتالیزوری کربن فعال و پارامترهای موثر در این فرایند ازن زنی کاتالیزوری (ph، دوز کاتالیزور و تاثیر عوامل رباینده رادیکال ) مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز ترکیبات شیمیایی کربن فعال با تفرق اشعه ایکس نشان داد کربن فعال از آلومینیم، منگنز، منیزیم، آهن و سیلیس تشکیل شده است. نتایج مطالعه تجربی نشان داد فرایند ازن زنی کاتالیزوری در ph برابر 8، دوز کاتالیزور 2 گرم در لیتر و زمان واکنش 15 دقیقه بیشترین تاثیر را در حذف اسید هیومیک دارد و 85% از شاخص جذب ماراء بنفش در طول موج 254، 99% شاخص رنگ و 25% کل کربن آلی را حذف می کند. به منظور بررسی بهتر تاثیر کربن فعال در حذف اسید هیومیک، سینتیک تجزیه اسید هیومیک در فرایند ازن زنی کاتالیزوری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد استفاده از کربن فعال به عنوان کاتالیزور در فرایند ازن زنی باعث 5 و 8 برابر افزایش ثابت سرعت تجزیه اسید هیومیک در مقایسه با ازن زنی متداول در شرایط اسیدی و قلیایی می شود. از ترت بوتانل به عنوان کاتالیزور استفاده شد و نتایج نشان داد که تجزیه اسید هیومیک یک فرایند اکسیداسیون غیر مستقیم است. علاوه براین، نتایج بررسی تجزیه ازن نشان داد که تجزیه ازن در هردو فرایند ازن زنی متداول و کاتالیزوری با افزایش ph افزایش می یابد. سرعت تجزیه ازن در هر دو فرایند از سینتیک درجه یک تبعیت می کند. در ph بالاتر از phpzc کربن فعال، واکنش اسید های لوئیس که برروی سایت های فعال فلزی قرار گرفته اند با ازن، باعث افزایش سرعت تجزیه ازن می شود. این نتایج نشان می دهد که واکنش تجزیه ازن در سطح کربن فعال اتفاق می افتد و شیمی سطحی کربن فعال مهمترین نقش را در این زمینه دارد. نتایج این مطالعه نشان داد تلفیق فرایند ازن زنی کاتالیزوری با تصفیه بیولوژیکی در راکتور بستر سیال یک فرایند موثر در حذف پیش ساز تری هالومتانها است.