تولید آب اکسیژنه

خلاصه

در این مطالعه دو نمونه خاک سطحی آلوده به بی فنیل های پلی کلر جمع‌ آوری‌شده از منطقه نیوانگلند جهت تیمار در مزرعه با استفاده از انتشار تولید آب‌ اکسیژنه و خرید آب اکسیژنه کاتالیز شده مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتند. این دو نمونه ابتدا از نظر پتانسیل درمانی با استفاده از دو عامل دما و طول عمر آب ‌اکسیژنه ارزیابی شدند. اصطلاح CHP ثابت عمدتاً برای خاک فلچر قابل استفاده می‌باشد.

درحالی‌ که خاک مری مک با توجه به افزایش دما و طول عمر آب‌ اکسیژنه برای درمان ثابت مناسب    می باشد. با استفاده از بالاترین غلظت تولید آب ‌اکسیژنه مناسب برای روند تیمار ثابت خاک مقدار تخریب در خاک فلچر ۹۴ درصد بود. اما این مقدار در خاک مری مک در حدود ۴۸ درصد بود. با این ‌وجود تخریب ۹۸ درصدی PCB  در خاک مری مک توسط شرایط مناسب ‌تر برای درمان در محل خاک بدست آمد.

تجزیه و تحلیل محصولات تخریب‌شده توسط فرایندهای کروماتوگرافی گازی و طیف ‌سنجی جرمی هیچ گونه محصول تخریبی کلریدی را نشان نمی‌ دهد. اما بیانگر این موضوع می باشد که محصولات و فرآورده‌ های اکسیداسیون PCB در تولید آب اکسیژنه و خرید آب اکسیژنه به سرعت کلریدی شده و تخریب می‌گردند.

نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که دو خاک آلوده به PCB مورد مطالعه می توانند با استفاده از شرایط CHP تهاجمی به طور موثری تیمار شوند. و چنین مطالعه دقیق و مهمی  قبل از اجرای عملیات صحرایی اصلی اطلاعات ارزشمندی را جهت تولید آب اکسیژنه و خرید آب اکسیژنه برای ما فراهم می‌کند.

برای خرید آب اکسیژنه تماس بگیرید .

اطلاعات تماس

شماره های تماس :

  • شرکت                         ۰۴۱۳۲۹۰۷۰۰۱
  • آقای مرتضی بخشایشی  ۰۹۱۴۱۰۳۲۲۹۲
  • آقای رضا بخشایشی       ۰۹۱۴۱۰۳۲۳۲۹
  • آقای امید بخشایشی      ۰۹۱۴۵۸۴۵۵۲۹

آدرس انبار ها :

  • انبار تبریز : جاده مایان – شهرک صنعتی مایان – فلکه دوم
  • انبار تهران : جاده قدیم قم – شور آباد

مقدمه

بی فنیل های پلی کلر آلاینده‌ های آلی پایداری می باشند که کاربردهای متنوعی مانند استفاده در ترانسفورماتورها ،خازن ،خنک کننده‌ها و روان‌کننده ها دارند. اگرچه امروزه استفاده از آن‌ها ممنوع شده است اما این ترکیبات ضد التهابی در محیط زیستی پیرامون ما باقی مانده و آلودگی مزمن زیست‌ محیطی ایجاد می‌نمایند.

سوزاندن و دفن زباله ها معمولاً در فناوری بهبود خاک آلوده به PCB  مورداستفاده قرار می‌گیرد.       اما با این‌ وجود این فرایند ها هزینه ‌بر بوده و ممکن است باعث انتشار PCB یا فرآورده‌های تخریبی شوند. بنابر این یک فناوری اصلاحی و جدید جایگزین برای تخریب PCB مورد نیاز است.

بررسی واکنش های آزادسازی رادیکال های هیدروکسیل در روند تولید آب اکسیژنه

ماده CHP بر پایه معرفی سنتی فنتون ساخته شده ‌است و یک روش آزمایشگاهی بوده که در آن آب ‌اکسیژنه رقیق به آرامی به محلول آهن ۲ اضافه می‌شود. تا رادیکال‌های هیدروکسیل آزاد گردند. و در روند تولید آب اکسیژنه واکنش های زیر نشانگر این موضوع می‌باشند.

شکل یک تولید آب اکسیژنه

شکل یک تولید آب اکسیژنه

شکل دو تولید آب اکسیژنه

شکل دو تولید آب اکسیژنه

رادیکال پرهیدروکسیل یک اکسیدان نسبتاً ضعیف است و سوپر اکسید یک احیا کننده ضعیف و        نوکلئو فیل در سیستم ‌های آبی می باشد. و آنیون هیدرو پراکسید یک نوکلئوفیل می باشد. اگرچه     سوپر اکسید در آب دیونیزه و واکنش زیادی نشان نمی‌دهد اما واکنش آن در سیستم‌ هایی که حاوی املاح قطبی کمتری مانند آب اکسیژنه هستند به میزان قابل‌ توجهی افزایش می‌یابد.

به‌عنوان مثال آب اکسیژنه یک اثر حلالی  را ایجاد نموده و باعث افزایش واکنش‌ پذیری سوپر اکسید    می شود. واکنش‌های CHP باعث ایجاد رادیکال هیدروکسیل، سوپر اکسید ،و هیدرو پراکسید در فرآیند تولید آب اکسیژنه می شوند. در نتیجه مخلوطی از اکسیدان ‌ها ،احیاکننده ها ، و نوکلئوفیل‌ها را ایجاد می ‌نمایند که می‌تواند تقریباً تمامی آلاینده های آلی را تخریب و حذف نمایند.

به‌ عنوان مثال تترا کلریدکربن و هگزا کلرواتان که با رادیکال هیدروکسیل غیرفعال هستند در        سیستم ‌های CHP از طریق واکنش با سوپر اکسید به سرعت تجزیه می شوند. دو نمونه خاک آلوده به PCB از سایت ‌های منطقه نیوانگلند در ایالات متحده جمع‌آوری شدند. یک نمونه خاک از سایت فلچر استخراج و با ۱۲۰ میلی‌گرم PCB آلوده شد و نمونه دیگر از سایت مری مک تا جمع آوری شده و با ۵۶ میلی گرم PCB آلوده شد. خاک ‌ها برای توزیع اندازه ذرات با روش پیپت در تولید آب اکسیژنه مشخص شدند.

واکنش های هیدروکسیدی و تاثیر اسیدیته بر آن ها

کربن های آلی با احتراق در دمای ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد با دی ‌اکسیدکربن تکامل یافته و حجمشان در پتاسیم هیدروکسید تعیین و با تیتراسیون برگشتی پتاسیم هیدروکسید واکنش نشده اندازه‌گیری شد. و ظرفیت تبادل کاتیونی با اشباع توسط استات سدیم در اسیدیته‌ ۲/۸ در هنگام تولید آب اکسیژنه ایجاد شد.

اکسی هیدروکسید های بلورین و آمورف آهن و منگنز با استخراج سیترات ، بی‌کربنات ، دیتونیت و استخراج هیدروکلرید هیدروکسیل آمین تعیین شدند.

غلظت اولیه PCB هر خاک با استفاده از کروماتوگرافی گازی تعیین گردید. و مشخصات خاک مورد آزمایش در جدول زیر آورده شده است.

      آنالیز      فلچر      مری مک
شن۳/۸۰۳/۷۹
گل ولای۷/۱۲۲۷/۸
رس۳۸/۶۸/۱۲
کربن ارگانیک۱۷۵/۰۶۴/۱
نیتروژن کل۰۰۱/۰۰۵۶/۰
اکسیدهای آمورف آهن۱۴۹۰۲۹۱۰
اکسیدهای بلوری آهن۲۹۳۰۲۷۷۰۰
اکسیدهای بلوری منگنز۵۰۳۶۰
ظرفیت تبادل یونی۰/۲۰/۵

تاثیر عامل دما در راکتورهای دسته ای و فرآیند تولید آب اکسیژنه

حداکثر دمای ثبت شده راکتورهای دسته ای پس از افزودن عوامل جدید مانند آب ‌اکسیژنه ۲ تا ۵۰ درصدی و فیتات ۱۰ میلی مولار و مالونات ۱۰ میلی مولار و سیترات ۱۰ میلی مولار در شکل زیر نشان داده شده ‌است. که این داده‌ها مربوط به نمونه خاک فلچر می ‌باشند.

شکل سه تولید آب اکسیزنه

شکل سه تولید آب اکسیزنه

افزایش دما برای تولید آب‌ اکسیژنه تثبیت ‌شده و اضافه شده به خاک فلچر مقداری حداقلی بود. و حداکثر دمای بدست آمده ۲۷ درجه سانتی‌گراد توسط هر ۳ عامل تثبیت کننده طبق شکل فوق بود. اما وقتی  ۱۰ میلی‌لیتر EDTA-Fe(lll)  به‌عنوان آغازگر اضافه شد در ما به صورت صعودی به مقدار ۹۰ درجه سانتی‌گراد افزایش یافت. محققین همچنین افزایش حداقلی دما در حضور سه تثبیت‌ کننده را در مقایسه با آغازگر EDTA-Fe(lll) اعلام کردند.

تاثیر تثبیت کننده ها و افزایش دما در روند تجزیه

تثبیت‌ کننده ها روند تجزیه و تولید آب اکسیژنه را آهسته و کند می ‌نمایند و روند افزایش دما را به حداقل می‌رسانند. درحالی‌که EDTA-Fe(lll)  با افزایش دما سرعت روند تجزیه آب اکسیژنه را افزایش می‌دهد نمودار افزایش دما برای خاک مری مک در شکل زیر نشان داده شده است. طبق داده های شکل زیر مقدار افزایش دما برای خاک مری مک بشر بسیار بیشتر از خاک فلچر می‌باشد.

شکل 4 تولید آب اکسیزنه

شکل ۴ تولید آب اکسیزنه

نمودارهای طول عمر آب اکسیژنه و ارتباط ها آن با اکسیدها و آمورف های آهن

معیار و شاخص دوم که عمدتاً برای روند غربالگری CHP جهت کاربردهای ثابت و درجا  طی تولید آب اکسیژنه استفاده می شود. طول عمر آب ‌اکسیژنه در حضور خاک یا مواد جامد زیرسطحی می باشد. طول عمر آب ‌اکسیژنه ۲ درصد تا ۵۰ درصدی به همراه ۱۰ میلی مولار آمپیتات، مونونات، سیترات و EDTA-Fe(lll) در شکل ‌های مقایسه ای زیر نشان داده شده ‌است.

شکل پنج تولید آب اکسیژنه

شکل پنج تولید آب اکسیژنه

بررسی کلی نمودارهای غلظت آب اکسیژنه و ارتباط آن ها با عامل های مختلف در تولید آب اکسیژنه

برای خاک فلچر تمام غلظت ‌های تولید آب اکسیژنه با معیارهای ۲۴ ساعتی مطابقت داشتند. و با تثبیت فرآیند مفیدترین طول عمر برای آب ‌اکسیژنه ۵۰ درصدی مقدار ۱۷۵ ساعت به دست آمد. شرایط CHP برای خاک فلچر شامل ۱۰ تا ۳۰ درصد آب ‌اکسیژنه تثبیت ‌شده توسط ۱۰ میلی مولار فیتات بود. درحالی ‌که شرایط خاکی مری مک شامل ۴ تا ۱۰ درصد آب ‌اکسیژنه تثبیت‌ شده توسط ۱۰ میلی مولار فیتات بود.

روند تیمار CHP خاک فلچر که در شکل زیر نشان داده شده ‌است. به طور فزاینده ‌ای توسط هشت روند  پر کردن و کشیدن درمانی  طی تولید آب اکسیژنه که منجر به تخریب و نابودی PCB در محدوده ۷۵ تا ۹۴ درصد نسبت به گروه شاهد گردید موثر بود.

شکل شش تولید آب اکسیژنه

شکل شش تولید آب اکسیژنه

هیچ گونه PCB باقی ‌مانده در مرحله آبی پس از هر بار پر کردن و کشش مشاهده نگردید. زیرا انتظار   می رود PCB ها در فاز آبی با رادیکال هیدروکسیل بسیار واکنش نشان دهند. روند تیمار CHP در خاک مری مک که در شکل زیر نشان داده شده است اثربخشی کمتری داشته. و تخریب PCB  پس از هشت مرتبه روند پر کردن و کشیدن درمانی در حدود ۲ تا و ۸ ۴درصد بود.

شکل هفت تولید آب اکسیژنه

شکل هفت تولید آب اکسیژنه

اثربخشی اکسید منگنز بر روی آب اکسیژنه

چنین اثر بخشی ضعیفی بر اساس داده ‌های شکل فوق به‌احتمال قوی به دلیل عمر کوتاه آب ‌اکسیژنه در درون خاک مری مک می باشد. سطح بالای اکسید منگنز آب ‌اکسیژنه را بسرعت و به طرز ناکار آمدی تجزیه می‌نماید. و دانشمندان در حال تکامل اکسیژن مولکولی با حداقل تولید گونه ‌های اکسیژن فعال جهت تخریب آلاینده می باشند.

طبق داده‌های شکل های فوق شرایط درمانی CHP ثابت برای تیمار خاک مری مک نسبت به خاک فلچر اثر بخشی کمتری داشت. با این ‌حال هر دو نمونه خاک سطحی می‌باشند که می‌توانند با استفاده از CHP در راکتورهای درجا با شرایط روند تهاجمی تر مانند درجه حرارت بالاتر در مقایسه با برنامه ‌های درجا و ثابت طی تولید آب اکسیژنه درمان شوند.

ارتباط عامل ترمودینامیکی بر روند تجزیه آب اکسیژنه

دمای بیشتر از ۴۰ درجه سانتی‌گراد منجر به تجزیه سریع آب اکسیژنه و تماس بی ‌اثر بین اکسید کننده و خاک آلوده هنگام تولید آب اکسیژنه می شود. شرایط موجود شامل استفاده از غلظت ‌های بالاتر آب  ‌اکسیژنه در حدود ۳۰ تا ۵۰ درصد می‌ باشد که باعث تولید گرمای بیش از حد و واکنش سریع و فوق ‌العاده سوپر اکسید می شود.  که هر دو ممکن است باعث دفع PCB همانند فرآیند استفاده از فیتات یا اسید برای تثبیت آب ‌اکسیژنه بشوند.

افزودن اسید برای تنظیم اسیدیته دوغاب ها به مقدار ۲ باعث افزایش پایداری و تعادل آب ‌اکسیژنه نسبت به اسیدیته ۳ می شود. همانند حل شدن اکسید های منگنز که باعث تجزیه سریع آب ‌اکسیژنه می‌شود نتایج و داده ‌های شکل زیر نشان می‌دهد. که تخریب زیاد PCB  به طور قابل‌ توجهی می‌تواند در چنین شرایط موجود به ویژه با هشت برنامه درمانی CHP با استفاده از آب اکسیژنه ۵۰ درصد حاصل شود.

شکل هشت تولید آب اکسیژنه

شکل هشت تولید آب اکسیژنه

تاثیر افزودن فیتات در از بین بردن عامل آلوده کننده

افزودن ۱۰ میلی مولار فیتات به آب ‌اکسیژنه ۵۰ درصدی تخریب ۸۹ درصد PCB  برای ۴ تیمار و تخریب ۹۸ درصدی  PCB برای ۸ تیمار جداگانه را در پی داشت. طی روند تحقیقات تخریب بیشتر PCB توسط آب ‌اکسیژنه ۵۰ درصدی به همراه ۱۰ میلی مولار فیتات مشاهده می شود. روند تخریب PCB  در تمامی شکل های فوق با استفاده از GC/ECD به طور کمی و پیوسته نشان داده شده ‌است.

قله‌های شناسایی ‌شده توسط GC/ECD  شامل گونه‌های کلردار است اما ممکن است شامل ترکیبات دیگری باشد که الکترون می‌گیرند. نمونه ‌ها متعاقباً توسط GC/MS  مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند تا فرآورده‌های تخریب مورد شناسایی قرار گیرند. غلظت و روند نسبت به کنترل کل ترکیبات کلردار شده توسط فرآیند GC/MS طی درمان CHP  به هنگام تولید آب اکسیژنه مورد بررسی قرار گرفتند.

در خاک فلچر روند استفاده از آب اکسیژنه ۱۰ تا ۳۰ درصدی و در خاک مری مک روند استفاده از آب اکسیژنه ۳۰ تا ۵۰ درصدی  در اشکال مقایسه ای زیر نشان داده شده است.

شکل نه تولید آب اکسیژنه

شکل نه تولید آب اکسیژنه

فرمول محاسبه درصد تخریب عامل آلوده کننده خاک

درصد تخریب PCB   برای تمام داده ‌های GC/MS براساس کل منطقه پیک آلی کلریده شده در نمونه تیمار شده به کل اوج  PCB نمونه های کنترل‌ شده مربوطه محاسبه شد. فرمول زیر درصد تخریب PCB را شخص می نماید.

شکل ده تولید آب اکسیژنه

شکل ده تولید آب اکسیژنه

بررسی داده های GC در روند تخریب PCB

در این شرایط درمانی هر ترکیب PCB  شناسایی ‌شده در خاک‌ه ای تصفیه نشده توسط GC/MS      پس از کامل شدن درمان غیر قابل تشخیص بود. داده های تخریب GC/MS براساس ترکیبات آلی مشخص و شناسایی شده اند لذا دقیق ‌تر و کامل‌تر از داده‌های بدست آمده با استفاده از GC/ECD   می باشند.

ECD های کمی توانایی جذب ۱ الکترون را مانند بسیاری از بخش ‌های اکسیژن دارا می باشند درحالی‌که GC/MS می تواند PCB ها یا محصولات تخریبی کلرید شده آن ‌ها را به ‌طور قابل‌ توجهی شناسایی نماید. اساساً هیچ محصول جانبی تخریبی کلر مانند کلروفنول‌ ها و PCB های هیدروکسیل شده با تجزیه و تحلیل GC/MS در موقع تولید آب اکسیژنه تشخیص داده نشدند.

این نتایج بدون سابقه قبلی نمی‌ باشند و با استفاده از  یک روش ردیابی مستند شد که هیدروکربن ‌های معطر چند حلقه‌ای و آروماتیک با استفاده از شرایط CHP مشابه دی ‌اکسید کربن و اکسیژن شدند. محققان فرض می‌کردند که محصولات تخریبی کلر محلول در آب بوده و درنتیجه واکنش بیشتری با مجموعه گونه‌ های اکسیژن فعال در سیستم CHP نسبت به ترکیب اصلی دارند.

بنابر این محصولات و فرآورده ‌های تخریب به سرعت  پس از تولید ترکیب اصلی از طریق اولین هیدروکسیلاسیون به دی ‌اکسیدکربن و آب تبدیل می شوند.  این نتایج نشان می‌دهد که CHP در هنگام تولید آب اکسیژنه نه ‌تنها در از بین بردن آلاینده های سرکوب شده موثر است بلکه در دکلریده کردن محصولات تخریب نیز موثر می ‌باشد.

منبع:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0045653511006643?via%3Dihub

شکل نه تولید آب اکسیژنه
کالن 30 لیتری قیمت آب اکسیژنه
شکل شماره شش مصرف آب اکسیژنه
عکس شماره 1 فروش آب اکسیژنه