عنوان پایان‌نامه
بررسی حذف هیدروکربن های آروماتیک نفتی از آب بااستفاده از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و ترکیب نانوذرات آهن و پراکسید هیدروژن
- رشته تحصیلی
- مهندسی محیط زیست -آب وفاضلاب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 828;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51597
- تاریخ دفاع
- ۲۴ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- محمد علیزاده فرد
- استاد راهنما
- غلامرضا نبی بیدهندی, علی ترابیان
- چکیده
- همچنین تصفیه با استفاده از نور خورشید در فرایند های فوتو کانالیستی مورد استفاده قرار گرفت که نتایج به طور نسبی مناسب بود و سیستم های خورشیدی موفق به حذف کامل آلاینده ها نشدند. در آخرین بخش از آزمایشات، استفاده از روش های اکسیداسیون پیشرفته در مورد تصفیه آب زیر زمینی آلوده به هیدروکربن های آروماتیک نفتی مورد بررسی قرار گرفت. کلمات کلیدی: فرایند های اکسیداسین پیشرفته، اکسیداسیون فوتو شیمیایی پیشرفته، نانو ذرات آهن خنثی، پوشش نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و هیدروکربن های آروماتیک نفتی. امروزه آلودگی منابع آبهای زیر زمینی به مواد نفتی به یکی از مشکلات فراگیر در سراسر جهان تبدیل شده است. در این تحقیق فرایند های اکسیداسیون پیشرفته ( پراکسید هیدروژن/ نانو ذرات آهن خنثی(فنتون)، اشعه UV / پراکسید هیدروژن/ نانو ذرات آهن خنثی( فتو فنتون)، اشعه UV / پوشش نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و اشعه UV / پراکسید هیدروژن/ پوشش نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم) به منظور حذف هیدروکربن های آروماتیک نفتی از آب مورد بررسی قرار گرفتند. آزمایشات نشان دادکه بر اساس راندمان حذف BTEX و TOC فرایند های مورد نظر را می توان بدین ترتیب اولویت بندی نمود: فتو فنتون > فنتون> UV/ H2O2/ TiO2 > UV/TiO2. فرایند های فنتون و فتو فنتون بیشتر از سایر فرایند ها نسبت به pH حساسیت نشان دادند. با توجه به نتایج به دست آمده شرایط بهینه آزمایشات فنتون و فتو فنتون در pH=3 ، غلظت پراکسید هیدروژن معادل با 9 میلی مولار و غلظت نانو ذرات آهن خنثی معادل با 150 میلی گرم در لیتر تعیین شد. نتایج آزمایشات سینتیک سرعت واکنش نشان داد که در بیشتر سیستم ها بیشترین حذف در چند دقیقه اول واکنش اتفاق می افتد. در فرایند های فنتون، فتو فنتون و UV/ H2O2/ TiO2 بیش از 90 درصد حذف در 10 دقیقه اول واکنش مشاهده شد. در حین انجام تمام آزمایشات غلظت قابل توجهی از ترکیبات فنلی در سیستم مشاهده شد، که در پایان واکنش کاهش یافت. دما اثر قابل ملاحظه ای بر روی راندمان سیستم های فنتون و UV/TiO2 گذاشت. اثر 8 یون اخلال کننده در فرایند های اکسیداسیون که معمولا در آب های زیرزمینی وجود دارند مورد بررسی قرار گرفت. در میان آنیون ها یونهای سولفات و کربنات و در میان کاتیون ها کلسیوم و منیزیم بیشترین اثر بازدارنده را نشان دادند. بر اساس نتایج بدست آمده با افزایش سایز و بار آنیون ها وکاتیون ها، قدرت بازدارندگی آنها افزایش می یابد. نتایج نشان دادکه pH یک نقش بسیار مهم در حلالیت نانو ذرات آهن خنثی در آب ایفا می کند، به طوری که با کاهش pH میزان حلالیت نانو ذرات آهن خنثی در آب افزایش یافت و متعاقبا راندمان سیستم بهبود می کند. همچنین اشعه UV میزان قابل توجهی از Fe3+ را با Fe2+ تبدیل می کندکه موجب کاهش رسوبات و افزایش حلالیت آهن می شود.همچنین تصفیه با استفاده از نور خورشید در فرایند های فوتو کانالیستی مورد استفاده قرار گرفت که نتایج به طور نسبی مناسب بود و سیستم های خورشیدی موفق به حذف کامل آلاینده ها نشدند. در آخرین بخش از آزمایشات، استفاده از روش های اکسیداسیون پیشرفته در مورد تصفیه آب زیر زمینی آلوده به هیدروکربن های آروماتیک نفتی مورد بررسی قرار گرفت. کلمات کلیدی: فرایند های اکسیداسین پیشرفته، اکسیداسیون فوتو شیمیایی پیشرفته، نانو ذرات آهن خنثی، پوشش نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و هیدروکربن های آروماتیک نفتی.
- Abstract
- Advanced oxidation processes, including H2O2/ nano zero valent iron , UV/ H2O2/ nano zero valent iron , UV/TiO2 nano powder film and UV/ H2O2/ TiO2 nano powder film, were investigated in lab-scale experiments for degradation of petroleum aromatic hydrocarbons, including Benzene, Toluene, Ethyl-Benzene and Xylenes, in aqueous solutions. The study shows that the priority of treatment processes based on TOC removal and BTEX removal efficiencies has the following sequence: photo-Fenton> Fenton> UV/ H2O2/ TiO2 > UV/TiO2. The Fenton and photo-Fenton processes were influenced by the effect of pH , initial hydrogen peroxide and iron concentration. Experimental results show that the optimum conditions for Fenton reaction were obtained at pH value of 3, with 9mM hydrogen peroxide concentration, and 150 mg/l nZVI . Experimental results show that high degradation rates took place in most of the treatment processes, for Fenton, photo-Fenton and UV/ H2O2/ TiO2 systems, more that 90 percent of BTEX removed due to 10 minutes of reactions. During all of the oxidation systems, considerable amount of phenolic compounds generated, while the concentration slightly declined at the end of the experiments. Temperature had a significant role on oxidation efficiencies and while for Fenton and UV/TiO2 processes, it was obvious. The effect of 8 common inhibitor ions for BTEX removal were investigated. Among cations Mg^(2+)and Ca^(2+) had the most deteriorating effect on BTEX removal efficiency. On the other hand, ?SO_4?^(2-)and ?CO_3?^(2-) played a salient inhibitor role among anions. According to the results, the larger the size and charge of cations and anions contained, the more the inhibition of reaction increased. Results demonstrated that pH had a salient effect on solubility of nZVI leading to much more degradation efficiencies in this pH value. Also, the higher oxidation capability in this pH, the more the production of wastes observed. On the other hand, UV irradiation converts considerable amount of Fe^(3+ )to Fe^(2+ ), leading to generation of minimum precipitation and maximum solubility of Fe^(2+ ). Solar treatment show a relatively considerable choice for degradation of petroleum aromatic hydrocarbons as it was unable to remove BTEX completely. At final section of research, the usability of UV/TiO_2and UV/TiO_2/H_2 O_2processes for oxidation of BTEX on a real contaminated groundwater was examined. Keywords: Advanced oxidation processes; Advanced photochemical oxidation; nano zero valent iron; TiO2 nano powder film; petroleum aromatic hydrocarbons.
