روش AOP – فرایند اکسیداسیون پیشرفته | شرکت شاران صنعت

روش AOP یا فرایند اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه فاضلاب جهت حذف مواد آلی مشکل ساز و موادی که در روش های متعارف به آسانی و به طور کامل تجزیه نمی شوند بکار می رود. اهمیت فرایند AOP ناشی از این است که پساب های تصفیه شده که نیاز به تصفیه ثالثیه دارند اغلب حاوی غلظت های پایینی از انواع مواد شیمیایی طبیعی و مصنوعی هستند که جهت حفظ محیط زیست و همچنین سلامت عمومی باید حذف و یا به مواد ساده تر تجزیه شوند.

عمده ترین مزیت روش AOP یا روش اکسیداسیون پیشرفته توانایی آن در تولید غلظت بالای رادیکال هیدروکسیل (^.HO) است. این رادیکال بعنوان اکسیدکننده قوی قادر به اکسید کامل اکثر ترکیبات آلی به دی اکسید کربن، آب و اسیدهای معدنی است.

نحوه عملکرد روش AOP

واکنش رادیکال هیدرواکسیل در روش AOP به غلظت ماده شیمایی و گونه هیدرواکسیل موجود وابسته است و به همین دلیل واکنش های آن از مرتبه دوم است. وجه تمایز روش اکسیداسیون پیشرفته AOP با سایر روش های تصفیه پیشرفته در تجزیه ترکیبات آلی موجود در فاضلاب بجای تغلیظ کردن یا انتقال آنها به فازهای متفاوت است.

به دلیل عدم تولید جریان ثانویه در روش AOP نیازی به هزینه مازاد دفع یا بازتولید مواد وجود ندارد. رادیکال هیدروکسیل فارغ از هرگونه محدودیت در نوع و گروه ترکیبات، قادر به اکسیدن کردن تمامی مواد کاهش یافته است. بعلاوه، واکنش های روش اکسیداسیون پیشرفته AOP در دما و فشار معمول رخ می دهند.

مزایای فرایتد AOP به دلیل سرعت بالای واکنش و اکسیداسیون غیرانتخابی است که اجازه تصفیه همزمان چندین آلاینده را می دهد. جدول ۱ قدرت اکسیداسیون انواع مختلف اکسیدکننده ها را نشان می دهد که قدرت اکسیدکنندگی بالای رادیکال هیدرواکسیل را ثابت می کند.

مبانی طراحی فرایند AOP – روش اکسیداسیون پیشرفته

طراحی فرآیند AOP شامل انتخاب فرآیند تولید رادیکال هیدروکسیل، تخمین سینتیک واکنش با ترکیب هدف و طراحی راکتور است. حضور مواد آلی و معدنی واکنش دهنده با ^.HO راندمان فرآیند ترکیب هدف را کاهش خواهد داد. قابلیت و کارایی روش اکسیداسیون پیشرفته AOP به عواملی بستگی دارد که از آن جمله می توان به برهم کنش مواد موجود در فاضلاب و محصولات جانبی تولیدی اشاره کرد.

انواع روش اکسیداسیون پیشرفته AOP در تصفیه فاضلاب

مطالعات صورت گرفته نشان دهنده کارایی بیشتر روش AOP نسبت به روش هایی است که تنها از یک عامل اکسیداسیون استفاده می کنند. تولید رادیکال هیدروکسیل در روش اکسیداسیون پیشرفته AOP به واسطه ترکیبی از عوامل اکسیدکننده (مانند O₃ و H₂O₂)، تابش پرتو (مانند فرابنفش یا فراصوت) و کاتالیست ها (مانند ⁺Fe²) صورت می گیرد. فناوری های متعددی برای تولید ^.HO در فاز مایع وجود دارد.

جدول زیر خلاصه ای از روشهای معمول فرایند اکسیداسیون پیشرفته AOP را ارائه می کند. در فرایند AOP رادیکال های هیدروکسیل معمولاً به چهار طریق مواد آلی را تجزیه می کنند: اضافه کردن رادیکال، ربایش هیدروژن، انتقال الکترون و ترکیب رادیکال. به دلیل هزینه بالای ازن ویا هیدروژن پراکسید مورد نیاز جهت تولید رادیکال های هیدروکسیل، روش AOP تنها در فاضلاب هایی با COD پایین بکار گرفته می شود.

حضور یون برم در آب یا فاضلاب باعث تولید برمات ها در جریان روش اکسیداسیون پیشرفته AOP می شود. ربایش هیدروژن و اضافه کردن رادیکال هر دو به تولید رادیکال های آلی فعال می انجامد. محصولات تولیدی در زنجیره روش AOP مانند کربوکسیلیک اسیدها و استیک اسیدهای هالوژنه می توانند مانعی بر تجزیه مواد و آلاینده های هدف باشند.

یون های کربنات و بی کربنات با مصرف رادیکال ^.HO باعث کاهش قابل ملاحظه نرخ تجزیه ترکیبات آلی و در نتیجه کاهش راندمان روش اکسیداسیون پیشرفته AOP می شوند. pH با تعیین گونه های یونی موجود در آب و فاضلاب و همچنین بار الکتریکی ترکیبات آلی می تواند بر میزان فعالیت و جذب نور ترکیبات مختلف تاثیرگذار باشد.

یون های فلزی با حالت اکسایش کاهش یافته مانند (Fe(II و (Mn(II می توانند مقدار قابل توجهی از اکسیدکننده های شیمیایی را مصرف کنند. در نتیجه COD مربوط به حالت کاهش یافته فلزات نیز باید در دوز مورد نیاز اکسیدکننده روش اکسیداسیون پیشرفته AOP در نظر گرفته شود. به دلیل تفاوت ها و متغیر بودن خواص شیمیایی آب و فاضلاب، مطالعات پایلوت در کاربرد فرآیند AOP توصیه می شود.