ارزیابی بازده حذف ترکیبات آروماتیک و فنولی، به دو روش اکسیداسیون پیشرفته و آنزیمی از منابع آب آشامیدنی

کاهش منابع در دسترس آب آشامیدنی در سطح جهان از یک سو، و آلوده شدن این منابع از سویی دیگر دسترسی به آب آشامیدنی سالم را در سال های اخیر به شدت محدود کرده است. آلوده شدن منابع آب توسط مواد آلی به علت گسترش روزافزون استفاده از این مواد در صنعت به امری اجتناب ناپذیر تبدیل شده است. بنابراین در فرآیندهای تصفیه آب آشامیدنی و به طور تخصصی در فرآیند ضدعفونی، می بایست دو هدف حذف میکروارگانیسم های مضر و همچنین حذف مشتقات آلی خطرناک به طور همزمان مد نظر قرار گیرد. تأمین این دو هدف مفهومی فراتر از ضدعفونی را شامل می شود که تحت عنوان "بهسازی" شناخته می شود. حذف مشتقـات آلی در روش های ضدعفونی رایج از قبیل کلرزنی، نه تنها انجام نمی پذیرد، بلکه اضافه کردن کلر به ترکیبات آلی باعث خطرناک تر شدن ترکیبات آلی آروماتیک به ویژه مشتقات فنولی می گردد. فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته روشی شناخته شناخته در بهسازی آب می باشد. در این روش با ترکیب عوامل پرتوفرابنفش، هایدروژن پراکساید، اوزون و/یا کاتالیزور، عامل رادیکال هیدروکسیل که پتانسیل اکسایش-کاهش بسیار بالایی دارد تولید می شود. این عامل مستقیماً به حذف پاتوژن ها و مواد آلی منجر می شود. روش دیگری که در فرآیند بهسازی آب آشامیدنی موثر شناخته شده است، استفاده از آنزیم های اکسیدوردوکتاز از جمله لاکیز و تایروزیناز است. این آنزیم ها گرچه خود از توان اکسایش-کاهش بالایی برخوردار هستند، اما با این حال استفاده از واسطه های شیمیایی در واکنش های آن ها می تواند به مراتب توان اکسایش- کاهش آن ها را افزایش دهد. در این پژوهش کارآیی دو روش مذکور در حذف مواد فنولی از آب، مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین با توجه به نقش اساسی هایدروژن پراکساید در فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، روشی دقیق، حساس و ارزان برای اندازه گیری میزان این ماده در آب توسط نویسندگان معرفی و توسعه داده شد. نتایج بیانگر کارآیی روش اکسیداسیون پیشرفته ترکیبی هایدروژن پراکساید/ پرتوفرابنفش و همچنین روش ترکیبی هایدروژن پراکساید/یون آهن (فرآیند فنتون) در کاهش مواد فنولی مورد نظر از آب بود. استفاده ترکیبی از هایدروژن پراکساید با غلظت ppm 10000 و پرتودهی فرابنفش (با استفاده از لامپ uvc برای تولید پرتوفرابنفش در محدوده nm 254) به مدت 80 دقیقه و با شدت 12/61 کیلوژول بر سانتیمتر مربع توانست ترکیبی از مواد فنولی نفتالین استیک اسید، گوآیاکول، پاراکلروآنیلین، 2و4-دی کلروفنول و 4-آمینوبنزوئیک اسید را با غلظت اولیه ppm 2 به طور کامل از آب حذف نماید. همچنین استفاده از هایدروژن پراکساید با همان غلظت و پرتودهی فرابنفش به مدت 120 دقیقه و با شدت 72/91 کیلوژول بر سانتیمتر مربع، ماده بیس فنول آ را با غلظت اولیهppm 67/6 به طور کامل حذف نمود. در فرآیند فنتون به علت محدودیت استفاده از یون آهن در آب آشامیدنی، مواد فنولی به طور کامل حذف نشدند، ولی استفاده همزمان از هایدروژن پراکساید با غلظت ppm 5000 و نمک سولفات آهن2 به مقدار مجاز ppm 3/0 می تواند به کاهش 2/36 درصدی ترکیبات فنولی مذکور و کاهش 8/12 درصدی ماده بیس فنول آ، منجر شود. اما نتایج واکنش های آنزیمی بیانگر عدم کارآیی آنزیم های لاکیز و تایروزیناز -به تنهایی- و در غلظت های مختلف، در کاهش مواد فنولی مورد نظر بود. در این پژوهش واسطه های شیمیایی برای استفاده در واکنش های آنزیمی، در دسترس نبود. بنابرآنچه گفته شد می توان با استفاده از مدل های دیگر روش اکسیداسیون پیشرفته و بهینه سازی آن ها و همچنین استفاده از واسطه های بی خطر و پربازده در واکنش های آنزیمی، روشی بهینه برای بهسازی آب بدست آورد.