اکسیداسیون پیشرفته به روش واکنش فنتون
استفاده از پراکسیدهیدروژن و نمک آهن می‌تواند بسیاری از مولکول‌های آلی را اکسید نماید.فرآیند فنتون جز روش‌های مرسوم اکسیداسیون پیشرفته میباشد که مطالعات زیادی درزمینه‌ی آن صورت گرفته است. واکنشگر فنتونی شامل مخلوطی از یون آهن و پراکسیدهیدروژن میباشد. در این واکنشگر یون آهن و پراکسیدهیدروژن به ترتیب به‌عنوان کاتالیزور و عامل اکسنده در نظر گرفته‌شده است.
فنتون یکی از ساده‌ترین روش‌های اکسیداسیون پیشرفته است و نیاز به هیچ‌گونه دستگاه یا انرژی الکتریکی برای انجام واکنش ندارد. همچنین روش فنتون از کاتالیزور غیر سمی آهن بهره می‌جوید و نیز باید توجه داشت که معرف آن یعنی پراکسیدهیدروژن، به‌عنوان دوستدار محیط‌زیست محسوب می‌گردد. این روش جزو روش‌های سازگار با نیازهای محیط‌زیست میباشد و به دلیل اجرا و بهره‌برداری آسان آن، از جذبه‌ی بالایی برای بکار گرفته شدن جهت تصفیه آب و فاضلاب برخوردار است.
مزایا روش فنتون عبارت‌اند از:
• روشی نسبتاً ارزان و اجرای آن ساده میباشد.
• در میان روش‌های اکسیداسیون پیشرفته بیش‌ترین سرعت واکنش را دارد.
• نیازی به مصرف انرژی جهت فعال‌سازی پراکسیدهیدروژن ندارد.
• محدودیتی در استفاده از کاتالیزور آهن در طبیعت وجود ندارد.
معایب روش فنتون عبارت‌اند از:
• سرعت مصرف یون آهن به‌مراتب سریع‌تر از احیای آن است.
• لجن آهن تولیدشده نیازمند تصفیه میباشد و این امر مستلزم استفاده از مواد شیمیایی و نیروی انسانی است.
• انجام واکنش نیاز به محیط اسیدی دارد ( 2تا3= pH)
• این روش نیازمند ذخیره‌سازی پراکسیدهیدروژن میباشد که ماده‌ای انفجاری است
الکتروفنتون
روش الکتروفنتون یک روش اکسیداسیون شیمیایی غیرمستقیم همراه با قدرت اکسیدکنندگی بالا نسبت به روش اکسیداسیون آندی میباشد که برای بهبود کیفیت آب به کار می‌رود. این روش یک فرآیند اکسیداسیون پیشرفته الکتروشیمیایی محسوب می‌شود.
در روش‌های شیمیایی فرآیند جداسازی یا تبدیل مواد آلاینده، به کمک افزودن مواد شیمیایی و در نتیجة واکنش‌های شیمیایی مواد صورت می‌گیرد. پیچیدگی در این فرآیندها به‌مراتب بیش از روش‌های فیزیکی میباشد. همین پیچیدگی سبب دشواری نسبی در بهره‌برداری از روش‌های شیمیایی می‌گردد. ازاین‌رو تا حد امکان سعی می‌شود که کمتر از روش‌های شیمیایی در سیستم تصفیه استفاده شود. به‌علاوه هزینه خرید و نگهداری مواد شیمیایی موردنیاز در برخی موارد مانع بزرگی در کاربرد فرآیندهای شیمیایی است. روش‌های ترسیب شیمیایی (انعقاد و لخته سازی) و گندزدایی با کلر و ترکیبات آن جزء مهم‌ترین روش‌های شیمیایی مورداستفاده در تصفیه فاضلاب محسوب می‌گردند.
راهبری روش‌های توضیح داده‌شده با مشکلاتی از قبیل بهره‌برداری ، مدت‌زمان ماند (واکنش) طولانی ، حساسیت به شرایط و عوامل محیطی مؤثر، حساسیت نسبت به تغییرات مشخصات کمی و کیفی فاضلاب و … همراه است . پس با توجه به مشکلات ذکرشده برآن شد که روشی انتخاب شود که مدت‌زمان ماند کوتاهی داشته باشد، دارای راهبری آسان و به شرایط محیطی حساسیت کمتری داشته باشد، حجم لجن را کم کند و ازنظر مصرف انرژی مقرون‌به‌صرفه باشد. یکی دیگر از فرایندهای تصفیه فاضلاب ، استفاده از سیستمهای اکسیداسیون پیشرفته میباشد. در این روش از گونه‌هایی از ترکیبات اکسیژن برای حذف آلودگی فاضلاب استفاده می‌گردد.روش‌های اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) ، ازجمله پیشرفته‌ترین روش‌های موردبررسی جهت تصفیه آب و فاضلاب بشمار می‌روند. در این روش اکسیژن خالص و ازن در مقاطع مختلف در فاضلاب تزریق‌شده و با خاصیت اکسیدکنندگی قوی سبب تصفیه فاضلاب می‌گردد. روش (AOP) اکسیداسیون فاضلاب برای فاضلابهای قوی با بار آلودگی بالا به‌عنوان یکی از مکمل‌های فرایند تصفیه بشمار می‌رود. اکسیداسیون فاضلاب (AOP) می‌تواند به‌صورت تزریق مستقیم ازن و اکسیژن باشد و هم می‌تواند به‌صورت الکترودها ( پیل شیمیایی ) استفاده‌شده و عمل نماید.
طیف گستردهای از مواد آلی در فاضلابهای شهری و صنعتی شناسایی‌شده است و حذف این ترکیبات ممکن است پرهزینه باشد بخصوص اگر در نظر باشد، مقدار این مواد را به غلظت‌های خیلی کم کاهش داد . برخی از این ترکیبات به علت مقاومت در برابر تجزیه بیولوژیکی و یا سمیت، سبب اختلال در سیستمهای تصفیه بیولوژیکی می‌گردند. در اواسط دهه معلوم شد که تابش UV به‌تنهایی قادر به اکسیداسیون مواد آلی در آب دریا میباشد به همین دلیل، تکنیکهای مختلف تصفیه جهت تبدیل این‌گونه مواد آلی به مواد غیرآلی و یا مواد آلی تجزیهپذیر، مطرح میباشد. یکی از انواع تکنیکها فرآیند اکسیداسیون پیشرفته است. در حال حاضر از این تکنیک جهت تصفیه ترکیبات آلی تجزیه‌ناپذیر، مانند آفت‌کش‌ها، مواد رنگ‌آمیزی، مواد دارویی و ترکیبات شیمیایی آلی استفاده می‌شود. همچنین از این روش جهت پیش‌تصفیه مواد آلی سمی استفاده‌شده است و بدین ترتیب اثرات منفی مواد آلی سمی بر سیستمهای تصفیهی بیولوژیک کاهش یافته است.مکانیزم اصلی در فرآیند اکسیداسیون پیشرفته، تولید رادیکالهای آزاد واکنشپذیر است. رادیکالهای هیدروکسیل (OHo) در تخریب ترکیبات آلی شیمیایی مؤثر هستند. این رادیکالها الکترون‌دوست هستند و به‌سرعت با نزدیک‌ترین ترکیب آلی الکتروندار وارد واکنش میشوند. پتانسیل اکسیداسیون رادیکال هیدروکسیل مقدار 2.78v میباشد