مزایا و معایب فرآیند اکسیداسیون پیشرفته
مزایا و معایب فرآیند اکسیداسیون پیشرفته : در برخی از کاربردهای تصفیه آب و فاضلاب ، بسیاری از آلاینده ها وجود دارد که از طریق فیزیکی ، شیمیایی یا بیولوژیکی به تنهایی کاهش می یابد. در سال های اخیر نگرانی فزاینده ای در مورد دارویی در آب آشامیدنی و محیط های آبی وجود دارد. سموم دفع آفات از مزارع به منابع آب شیرین وارد می شوند.
شستشوی محل دفن زباله یک کوکتل سمی از ترکیبات است که می تواندبه منابع آب زیرزمینی نشت کند. چنین آلودگی هایی در دسته ریز آلودگی ها قرار می گیرند ، زیرا بسیار کوچک هستند. اندازه آنها به تنهایی بخشی از دلیل این امر است ، از بین بردن آب و فاضلاب با وسایل خاصی کار دشواری است. حذف کارآمدتر نیاز به یک فرآیند اکسیداسیون قوی تری دارد ، این فرایند یک فرآیند اکسیداسیون پیشرفته (AOP) نامیده می شود.
این فرآیند باعث ایجاد اکسید کننده های قدرتمند در قالب هیدروکسید (–OH) می شود ، اما به طور خاص ، نوع خنثی آن رادیکال هیدروکسیل (OH) است. پتانسیل اکسیداسیون آن دو برابر کلر ، یک ماده ضد عفونی کننده معمول است. رادیکال های هیدروکسیل نیروهای محرک بسیاری از فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته هستند. اُزن (O3) ، هیدروژن پراکسید (H2O2) و نور ماوراء بنفش (UV) اغلب در ترکیبات مختلف مورد استفاده قرار می گیرند تا ⦁OH در مقادیر کافی برای تخریب آلاینده های آلی (و برخی مواد معدنی غیر آلی) تولید شود. این فرآیند می تواند این غلظت آلاینده ها را کاهش دهد ، به طور بالقوه از صدها قسمت بر میلیون (ppm) تا فقط چند قسمت بر میلیارد (ppb).
این رادیکال ها غیر انتخابی هستند ، بنابراین تقریباً به تمام مواد آلی حمله می کنند. پس از تجزیه شدن این آلودگی ها توسط رادیکال OH ، یک واسطه تشکیل می شود. این واسطه ها خود با اکسیدان واکنش نشان داده و به ترکیبات پایدار تبدیل می شوند.
اکسیداسیون پیشرفته چندین سال است که وجود دارد. بنابراین ، این فرایند بیش از این اثبات سودمندی خود را نشان داده است ، با این حال ، هنوز هم بر اساس آن تحقیق و بهینه سازی می شود.
یک فرایند تصفیه قدرتمند مانند فرآیند اکسیداسیون پیشرفته فواید زیادی دارد ، اما همچنین دارای معایبی نیز می باشد.
در اینجا فقط چند مورد از مزایا و معایب این روند خاص آورده شده است:
مزایا
سرعت واکنش سریع
مولکول OH به دلیل پتانسیل اکسیداسیون زیاد و ماهیت غیر انتخابی آنها ، سریعترین میزان واکنش همه اکسیدان های مورد استفاده در تصفیه آب و فاضلاب را دارد. این واکنش های سریع منجر به زمان نگهداری بسیار پایین تر از سایر فرآیندهای تصفیه معمولی می شوند.
اثر کوچک
به دلیل قدرت اکسیداسیون رادیکال OH ، واحدهای فرآیند اکسیداسیون پیشرفته برای پردازش سرعت جریان مورد نیاز سیستم نیاز به مساحت زیادی ندارند.
از لحاظ تئوریک ، مواد خطرناک جدید را در آب وارد نکنید
کلر یكی از موارد ضد عفونی كننده، فرآورده های جانبی بسیار سمی (DPB) است كه می تواند پس از تصفیه عمل کند. برای جلوگیری از این فرآورده های جانبی ، قبل از دستیابی به هر چیز دیگری با آب تصفیه شده ، یک مرحله اضافی برای کلرزنی لازم است. مولکول OH می تواند برای ایجاد آب ترکیب شود. بزرگترین مسائل مربوط به تشکیل برمات و پراکسید اضافی است ، اما این موارد را می توان در یک سیستم فرآیند اکسیداسیون پیشرفته و طراحی شده مورد بررسی قرار داد.
تبدیل به حالت معدنی از مواد آلی
AOP می تواند مواد آلی موجود در آب را به ترکیبات معدنی پایدار مانند آب ، دی اکسید کربن و نمک تبدیل کند.
تقریباً می تواند تمام مواد آلی را تصفیه کرده و برخی از فلزات سنگین را از بین ببرد
ماهیت واکنش پذیری OH بدین معنی است که این مولکول ها بدون ایجاد تبعیض تقریباً به هر مواد آلی حمله می کنند و بنابراین می توانند آلودگی های مختلف موجود در یک رآکتور را از جمله با کاهش چند فلز سنگین از بین ببرند.
می تواند برای ضد عفونی کردن عمل کند
به خصوص هنگامی که از ضد عفونی با اشعه ماوراء بنفش استفاده می شود ، قدرت اکسیداسیون سیستم های AOP باعث می شود آنها بتوانند به عنوان یک مرحله ضد عفونی برای هرعامل بیماری که ممکن است در آب وجود داشته باشد عمل کنند.
تولید لجن مانند فرآیندهای شیمیایی یا بیولوژیکی وجود ندارد
یک فرآیند اکسیداسیون پیشرفته با انتقال آلاینده ها به مرحله دیگر ، آب و فاضلاب را تصفیه نمی کند. سایر فرایندهای تصفیه مواد جامد مانند لجن ایجاد می کنند که باید فیلتر شوند و به طور جداگانه با آنها برخورد شوند.
زباله ها را برای تصفیه بیشتر متمرکز نمی کند
محلول های تصفیه مانند غشاها منجر به افزایش غلظت آلاینده های زباله می شوند ، زیرا آنها فقط آب تمیز را از ترکیبات آلاینده جدا می کنند. در ضمن AOP به طور مستقیم با آلاینده ها واکنش نشان داده و آنها را به ترکیبات بی ضرر کاهش می دهد. بدینگونه این فرایند غلظت آنها را در پساب کاهش می دهد.
معایب
نسبتاً نیاز به سرمایه و هزینه های عملیاتی و نگهداری بالایی دارد.
شاید بزرگترین اشکال در روند AOP هزینه های آن باشد. مهمترین آنها هزینه های بهره برداری و نگهداری از منابع و مواد شیمیایی مورد نیاز برای سیستم عملکردی می باشد.
شیمی پیچیده متناسب با آلاینده های خاص
فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته چندین نوع مختلف دارد. برای تصفیه مؤثر آب و فاضلاب مورد نظر ، این گونه باید با دقت انتخاب شود. این فرایند همچنین یک فرایند وابسته به دوز است ، بنابراین مقادیر مناسب از مولکول های OH برای دستیابی به سطح مطلوب تصفیه ایجاد می شود. چنین شیمی پیچیده ای ، به احتمال زیاد برای طراحی صحیح سیستم به مهندسین ماهر احتیاج دارد.
ممکن است نیاز باشد تا حذف پراکسید باقیمانده در نظر گرفته شود
سیستم های فرآیند اکسیداسیون پیشرفته با استفاده از هیدروژن پراکسید باید برای H2O2 باقیمانده به دقت کنترل شوند زیرا این امر می تواند در مراحل بعدی تصفیه اثرات منفی بالقوه ای داشته باشد. این هیدروژن پراکسید باقیمانده ممکن است برای انسان مضر باشد. با این حال ، طراحی دقیق سیستم می تواند از H2O2 اضافی باقیمانده و هرگونه عواقب مرتبط با آن جلوگیری کند.
