مطالعه توانایی رادیکال سولفات و رادیکال هیدروکسیل فعال شده با مولکول ازن در تجزیه ماده رنگزای دی آزو اسید آبی 25 (AB25) از پساب‌های ساختگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی ایران، تهران، ایران

2 عضو شورای مرکزی کمیته تحقیقات دانشجویی دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی ایران، تهران، ایران

3 دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران

4 گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران

5 گروه مهندسی بهداشت محیط و عضو مرکز تحقیقات علوم بهداشتی، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران

چکیده

مواد رنگزا، در طی فرآیندهای متداول تصفیه پایدار هستند. استفاده از ازن و ترکیبات آنیون پرسولفات و هیدروژن پراکساید باعث آزادسازی رادیکال‌های فعال می‌شود. هدفمطالعه، تعیین کارایی رادیکال‌های فعال شده با مولکول ازن در تجزیه(AB25)  می‌باشد. دراین مطالعه از راکتور ازن‌زنی نیمه‌پیوسته استفاده شد. در فرآیند ازن/پرسولفات مقادیر pH ، غلظت آنیون پرسولفات، غلظت ازن، غلظت AB25 و در فرآیند ازن/هیدروژن پراکساید مقادیر pH ، غلظت هیدروژن پراکساید، غلظت ازن، غلظت AB25 مورد بررسی قرار گرفت. اثر هم­افزایی و میزان معدنی‌سازی در شرایط بهینه تعیین شد. اندازه‌گیری AB25 با استفاده از دستگاه DR6000 صورت گرفت. نتایج نشان داد، pH ، غلظت پرسولفات؛ غلظت ازن، زمان واکنش و غلظت اولیه آلاینده در فرایند ازن/ پرسولفات و pH، غلظت هیدروژن پراکساید؛ غلظت ازن، زمان واکنش و غلظت اولیه آلاینده در فرایند ازن/ هیدروژن پراکساید در کارایی هر دو فرآیند تاثیر دارند. بیشترین کارایی و معدنی‌سازی فرآیند ازن/ پرسولفات در pH اسیدی مشاهده شد که بترتیب برابر 98.58 و 78 % بود. کارایی فرآیند با تغییرات افزایشی پرسولفات تا حد مشخصی دارای رابطه مستقیم است. افزایش غلظت آلاینده، کاهش کارایی فرآیند را به دنبال داشت. بیشترین کارایی و معدنی‌سازی فرآیند ازن/ هیدروژن پراکساید در pH قلیایی مشاهده شد که به ترتیب برابر 98.96 و 74 % بود. کارایی فرآیند با تغییرات افزایشی هیدروژن پراکساید تا حد مشخصی دارای رابطه مستقیم است. افزایش غلظت آلاینده، کاهش کارایی فرآیند را به دنبال داشت. فرآیند ازن‌زنی با آنیون پرسولفات و هیدروژن پراکساید به­دلیل تولید رادیکال‌های فعال، می‌تواند روش مناسبی برای حذف آلاینده‌های مقاوم مانند AB25 باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of the Ability of Sulfate and Hydroxyl Radicals Activated by Ozone Molecules in Degradation of Acid Blue 25 (AB25) Dye from Synthetic Effluent

نویسندگان [English]

  • J. Mehralipour 1
  • S. Ahmadi 2
  • R. Bahadori 3
  • Z. Shahbazi 4
  • M.R. Samarghandi 5
1 Department of Environmental Health Engineering, Iran University of Medical Sciences
2 Research committee, Faculty of public health branch, Iran University of Medical Sciences
3 Environmental Health Engineering, Faculty of Public Health, Tehran University of Medical Science
4 Research committee, Faculty of public health branch, Iran University of Medical Sciences
5 Research committee, Faculty of public health branch, Iran University of Medical Sciences
چکیده [English]

Dyes are stable in the conventional wastewater treatment processes. Use of ozone with persulfate anions and hydrogen peroxide compounds releases active radicals. The aim of study was to determine the effectiveness of hydroxyl and sulfate radicals that activated by ozone molecules in (AB25) decomposition. This study was handled in semi batch Ozonation reactor with one liter volume. In O3/PS process effect of pH, concentration of persulfate, concentration of Ozone and concentration of AB25 parameters and in O3/H2O2 process effect of pH, H2O2, concentration of Ozone and concentration of AB25 parameters were investigated. Synergistic effect of parameters in processes determined. For measurement of AB25 use of DR6000 instrument. The results of study was showed that pH, persulfate anion, Ozone concentration, reaction time and initial concentration parameters in O3/PS process and pH, H2O2, Ozone concentration, reaction time and initial concentration in O3/H2O2 have a significant impact on performance of processes. Highest efficiency of O3/PS process (97/58 %) is in acidic pH. Process efficiency has a direct relationship with increasing of persulfate to a certain extent. Increasing in concentration of pollutant cause reduce of efficiency. Highest efficiency of O3/H2O2 process (98/96 %) is in alkaline pH. Process efficiency has a direct relationship with increasing of H2O2 to a certain limit. Increasing in concentration of pollutant cause reduce of efficiency. Due to the production of active radicals, Ozonation process in presence of persulfate anion and H2O2 is suitable process in removal of resistance pollutant such an ACID BLUE 25 dye.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Persulfate anion
  • Hydrogen peroxide
  • Ozone
  • Acid blue 25 dye
  • Synthetic Effluents
1. M. H. Rasoulifard, M. Fazli, M. Inanlou, R. Ahmadi. Evaluation of the effectiveness of process in removal trace anthraquinone CI Acid Blue 25 from wastewater. Chem. Eng. Com. 202(2015), 467-74.
2. K. Balapure, N. Bhatt, D. Madamwar. Mineralization of reactive azo dyes present in simulated textile waste water using down flow microaerophilic fixed film bioreactor. Bioresource Technol. 175(2015), 1-7.
3. E. Yarahmadi, kh. Didehban, M. Shabanian, S. High-performance starch-modified graphene oxide/epoxy nanocomposite coatings: A glimpse at cure kinetics and fracture behavior. Prog. Color Colorants Coat. 6(2018),55-62.
4. F. J. Beltrán, F. J. Rivas, R. Montero-de-Espinosa. Catalytic ozonation of oxalic acid in an aqueous TiO2 slurry reactor. Appl Catal B-Environ. 39(2002), 221-31.
5. MS. Lucas, JA. Peres, GL. Puma. Treatment of winery wastewater by ozone-based advanced oxidation processes (O3, O3/UV and O3/UV/H2O2) in a pilot-scale bubble column reactor and process economics. Sep Purif Technol. 72(2010), 235-41.
6. R. Salehi, F.Dadashian, E. Ekrami. Acid dyes removal from textile wastewater using waste cotton activated carbon: Kinetic, isotherm, and thermodynamic studies. Prog. Color Colorants Coat. 6(2018):9-20.
7. N. Masomboon, C. Ratanatamskul, M-C. Lu. Chemical oxidation of 2, 6-dimethylaniline by electrochemically generated Fenton's reagent. J Hazard Mater. 176(2010), 92-8.
8. T. F. Brewer, F. J. Garcia, C. S. Onak, K. S. Carroll, C. J. Chang. Chemical approaches to discovery and study of sources and targets of hydrogen peroxide redox signaling through NADPH oxidase proteins. Annu Rev Biochem. 84(2015), 765-90.
9. Z. Y. Gu, Z. Zhong, Z. Qiu, F. C. Sun, Z. L. Zhang. Potential for persulfate degradation of semi volatile organic compounds contamination. Adv Mat Res. 651(2013), 109-14.
10. A. Rahmani, J. Mehralipour, S. Majidi. Performance evaluation of ozonation combined with persulfate application for removal of furfural from aqueous solutions. J. Environ Health Eng. 4(2017), 115-125.

11. ج. مهرعلی‌پور، ع. ر. دیاری، ه. رضایی وحیدیان، م. ر. سمرقندی، ف. عزیزی،بهینه‌سازی فرآیند الکتروپراکسون با بهره‌گیری از مدل آماری رویه پاسخ در رنگبری ماده رنگزای اسید نارنجی 7 از پساب ساختگی. نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری رنگ. (1395)10، 258-247.
12. S. S. Abu Amr, H. A. Aziz, M. N. Adlan. Optimization of stabilized leachate treatment using ozone/persulfate in the advanced oxidation process. Waste Manage. 33(2013), 1434-41.
13. A. Rahmani, A. Shabanlo, S. Majidi, M. Tarlani, J. Mehralipour. Efficiency of ciprofloxacin (CIP) removal from pharamaceutical effelunt using the ozone/persulfate (O3/PS) process. J. Water Wastewater. 7(2016),25-32.
14. B. De Witte, J. Dewulf, K. Demeestere, H. Van Langenhove. Ozonation and advanced oxidation by the peroxone process of ciprofloxacin in water. J Hazard Mater.161(2009), 701-708.
15. P. Gago-Ferrero, K. Demeestere, M. Silvia Díaz-Cruz, D. Barceló. Ozonation and peroxone oxidation of benzophenone-3 in water: Effect of operational parameters and identification of intermediate products. Sci Total Environ. 443 (2013), 209-217.
16. H. Ghodbane, O. Hamdaoui. Decolorization of antraquinonic dye, CI Acid Blue 25, in aqueous solution by direct UV irradiation, UV/H2O2 and UV/Fe(II) processes. Chem Eng. J. 160(2010), 226-231.
17. C. Way. Standard methods for the examination of water and wastewater. 2012.
18. M. Samarghandi, A. Shabanlo, E. Nazari, M. Sadra, J. Mehralipour. Efficiency of electro/persulfate (eps) process in degrading high concentrations of ceftriaxone in pharmaceutical effluents. J. Water Wastewater. 4(2016), 29-37.
19. S. Rahim Pouran, A. A. Abdul Raman, W. M. A. Wan Daud. Review on the application of modified iron oxides as heterogeneous catalysts in Fenton reactions. J Clean Prod. 64(2014), 24-35.
20. S. S. Abu Amr, H. A. Aziz, M. N. Adlan. Optimization of stabilized leachate treatment using ozone/persulfate in the advanced oxidation process. Waste Manage. 33(2013), 1434-41.
21. Y. Liu, J. Jiang, J. Ma, Y. Yang, C. Luo, X. Huangfu, et al. Role of the propagation reactions on the hydroxyl radical formation in ozonation and peroxone (ozone/hydrogen peroxide) processes. Water Res. 68(2015), 750-758.
22. S. Popiel, T. Nalepa, D. Dzierżak, R. Stankiewicz, Z. Witkiewicz. Rate of dibutylsulfide decomposition by ozonation and the O3/H2O2 advanced oxidation process. J Hazard Mater. 164(2009), 1364-71.
23. S. Yang, P. Wang, X. Yang, G. Wei, W. Zhang, L. Shan. A novel advanced oxidation process to degrade organic pollutants in wastewater: Microwave-activated persulfate oxidation. J Environ. Sci. 21(2009), 1175-80.
24. N. Ta, J. Hong, T. Liu, C. Sun. Degradation of atrazine by microwave-assisted electrodeless discharge mercury lamp in aqueous solution. J Hazard Mater.138(2006),187-94.
25. H. Lin, J. Wu, H. Zhang. Degradation of bisphenol A in aqueous solution by a novel electro/Fe3+/peroxydisulfate process. Sep Purif Technol. 117(2013), 18-23.
26. J. Wu, H. Zhang, J. Qiu. Degradation of Acid Orange 7 in aqueous solution by a novel electro/Fe2+/peroxydisulfate process. J Hazard Mater. 215(2012), 138-45.
27. A. Seidmohammadi, G. Asgari, L. Torabi. Removal of Metronidazole using ozone activated persulfate from aqua solutions in presence of ultrasound. J. Mazan Uni of Mel Sci. 26(2016), 160-73.
28. NA. Medellin-Castillo, R. Ocampo-Pérez, R. Leyva-Ramos, M. Sanchez-Polo, J. Rivera-Utrilla, JD. Méndez-Díaz. Removal of diethyl phthalate from water solution by adsorption, photo-oxidation, ozonation and advanced oxidation process (UV/H2O2, O3/H2O2 and O3/activated carbon). Sci Total Environ. 442(2013), 26-35.
29. B. Bakheet, S. Yuan, Z. Li, H. Wang, J. Zuo, S. Komarneni, Y. Wang. Electro-peroxone treatment of Orange II dye wastewater. Water Res. 47(2013), 6234-43.
30. M. Sui, S. Xing, L. Sheng, S. Huang, H. Guo. Heterogeneous catalytic ozonation of ciprofloxacin in water with carbon nanotube supported manganese oxides as catalyst. J Hazard Mater. 227(2012), 227-36.
31. A. Prieto, M. Möder, R. Rodil, L. Adrian, E. Marco-Urrea. Degradation of the antibiotics norfloxacin and ciprofloxacin by a white-rot fungus and identification of degradation products. Bioresource Technol. 95(2010), 987-95.