بررسی کارایی فرآیند اکسیداسیون پیشرفته Fe(VI)/PMS در حذف آفت¬کش کلرپیریفوس از آب¬های سطحی

Abstract

کلرپیریفوس (CPF) یک آفت¬کش آلی ارگانوفسفره است که به طور گسترده¬ در صنعت کشاورزی استفاده می-شود که بعد از ورود به محیط زیست می¬تواند موجب به خطر انداختن سلامتی موجودات زنده گردد. مطالعه حاضر با هدف ارزیابی کاربرد فرآیندهای Fe(VI) و Fe(VI)/PMS جهت اکسیداسیون CPF در صنعت تصفیه آب انجام گرفت. این مطالعه در دو فاز شامل فرآیند انعقاد و لخته سازی و فرآیند اکسیداسیون پیشرفته (AOP) انجام گردید. در فاز اول، فرآیند انعقاد و لخته¬سازی به عنوان پیش¬تصفیه برای فرآیند اکسیداسیون پیشرفته با هدف کاهش کدورت که به صورت سنتتیک توسط خاک رس بنتونیت در آب لوله¬کشی شهری ایجاد شده بود، انجام شد. در این فاز از دو منعقدکننده شامل فرات پتاسیم (K2FeO4) و کلرورفریک (FeCl3) استفاده گردید و با استفاده از یک طراحی مرکب مرکزی (CCD) اثر ترکیبی چهار متغیرکدورت اولیه، pH اولیه، دوز ماده منعقدکننده و زمان تماس مورد بررسی قرار گرفت. سپس مایع رویی حاصل از هر دو منعقدکننده برای مقایسه و تجزیه و تحلیل بیشتر به فاز بعدی منتقل شد. در فاز اکسیداسیون نیز اثر دو اکسیدان Fe(VI) و Fe(VI)/PMS به طور جداگانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از فاز اول مطالعه نشان داد که فرات پتاسیم بهترین عملکرد را در pH اسیدی 00/3 با بازده 47/97٪ دارد، درحالی که بالاترین بازده (79/95٪) کلرورفریک در pH قلیایی 01/8 مشاهده شد. در فاز دوم (AOP) نیز مشخص شد که بازده تخریب فرآیند Fe(VI)/PMS پس از مرحله انعقاد در مقایسه با فرآیند Fe(VI) به تنهایی، در همه pHها بالاتر است. با این حال بیشترین راندمان حذف برای هر دو فرآیند در 7=pH بدست آمد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش غلظت اولیه CPF و نسبت [Fe(VI)]:[PMS] راندمان حذف نیز افزایش می¬یابد. با بررسی سینتیک واکنش مشاهده شد که پس از فرآیند انعقاد توسط فرات پتاسیم، سرعت حذف در فرآیند Fe(VI)/PMS، 7/1 برابر بیشتر از فرآیند Fe(VI) است. درحالی که پس از فرآیند انعقاد توسطFeCl3، سرعت حذف در فرآیند Fe(VI)/PMS، 5/1 برابر بیشتر از فرآیند Fe(VI) می¬باشد. به دلیل راندمان بالای فرآیند Fe(VI)/PMS پس از فرآیند انعقاد توسط فرات پتاسیم آزمایشات بعدی با استفاده از این فرآیند انجام شد. فقط 60/27٪ از TOC حذف شد که احتمالاً به دلیل تشکیل ترکیبات پایدارتر در محلول بوده است. محصولات تخریب CPF توسط فرآیند ترکیبی Fe(VI)/PMS که با استفاده از LC/MS/MS شناسایی شدند، شامل شش ترکیب بودند که بر اساس آن اکسیداسیون پیوند P=S، شکاف پیوند C-O، دی اتیلاسیون و واکنش جایگزینی هیدروکسیل به عنوان مسیرهای تخریب CPF پیشنهاد شدند. همچنین بررسی سمیت حاد و مزمن محصولات تخریب CPF توسط نرم¬افزار شبیه¬سازی ECOSAR نشان داد که سمیت این محصولات در نتیجه¬ی فرآیند Fe(VI)/PMS نسبتاً کاهش یافته است. در یک نتیجه¬گیری کلی می¬توان گفت که اکسیداسیون Fe(VI)/PMS یک روش کارآمد و موثر برای حذف CPF از آب است. کلمات کلیدی: تصفیه آب؛ اکسیداسیون پیشرفته؛ کلرپیریفوس؛ فرات؛ پراکسی¬مونوسولفات؛ ارزیابی سمیت