۱-۳-۱- استفاده از فرایند‌های اکسیداسیون پیشرفته
محققین متعددی فعالیت خود را بر روی دسته‌ای از روش‌های اکسیداسیون تحت عنوان فرایند‌های اکسیداسیون پیشرفته متمرکز نموده‌اند. ویژگی عمده این فرایند‌ها این است که در دما و فشار محیط قابل انجام هستند. اگرچه فرایند‌های اکسیداسیون پیشرفته به دستجات متعددی مانند: UV/O₃، UV/H₂O₂، UV/TiO₂، US و فتولیز مستقیم توسط اشعه UV تقسیم می‌شوند، ولی ویژگی مشابه عمده آن‌ها تولید حد واسط‌های فعال با عمر کوتاه حاوی اکسیژن مانند رادیکال هیدروکسیل می‌باشد. رادیکال‌های هیدروکسیل گونه‌های اکسیدکننده بسیار فعالی هستند که با ثابت سرعت بالا (۱۰^۶-۱۰^۹M^-1s^-1) به ترکیبات آلی حمله نموده و آن‌ها را تخریب می‌نمایند. (جدول۱-۱).
جدول۱-۱: ثابت سرعت درجه دوم رادیکال‌های هیدروکسیل با ترکیبات آلی متعدد

ترکیبات آلی

ثابت سرعت (M^-1 s^-1)

بنزن

۱۰^۹×۸/۷

تولوئن

۱۰^۹×۸/۷

کلروبنزن

۱۰^۹×۴

تری‌کلرواتیلن

۱۰^۹×۴

تتراکلرواتیلن

۱۰^۹×۷/۱

n- بوتانول

۱۰^۹×۶/۴

t- بوتانول

۱۰^۹×۴/۰

انتخاب‌گری رادیکال‌های هیدروکسیل در حمله به آلاینده‌های آلی خیلی کم است، این ویژگی در واقع یک خاصیت مفید برای یک اکسیدکننده است است که در تصفیه پساب و به منظور حل مسایل و مشکلات آلاینده‌ها استفاده می‌شود. از آنجا که فرایند‌های اکسیداسیون پیشرفته از واکنشگر‌های گران‌قیمتی نظیر H₂O₂ و یا O₃ استفاده می‌کنند، بنابراین در مواقعی که از فرایند‌های اقتصادی‌تری نظیر تخریب بیولوژیکی نتوان برای حذف آلاینده‌ها بهره برد، می‌توان فرایند‌های اکسیداسیون پیشرفته را جایگزین فرایند‌های مذکور نمود.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

همانطوریکه در شکل ۱-۱ نشان داده شده است فرایند‌های اکسیداسیون پیشرفته به سه دسته فرایند‌های اکسیداسیونی، فتوکسیداسیونی و فتوکاتالیستی تقسیم‌بندی می‌شوند. در فرایند‌های فتواکسیداسیونی از ترکیب اشعه فرابنفش با یک اکسیدکننده نظیر H₂O₂ و یا O₃ استفاده می‌شود و در فرایند های فوتوکاتالیستی از ترکیبات اشعه فرابنفش و یک فتوکاتالیزور نیمه‌رسانا نظیر ZnO، TiO₂ و… استفاده می‌شود. بطور کلی فرایند‌های اکسیداسیون پیشرفته بر واکنش‌های تخریبی اکسیداسیونی متکی هستند که در طی این فرایندها رادیکال‌های آلی در اثر فتولیز آلاینده آلی و یا از طریق واکنش با رادیکال هیدروکسیل تولید می‌گردند. در مرحله بعد این حد واسط‌های رادیکالی توسط اکسیژن محلول به دام افتاده و از طریق رادیکال‌های پراکسیل منجر به پیشرفت و در نهایت کامل شدن فرایند معدنی‌سازی می‌شوند]۱۳،۱۴[.

شکل ۱-۱: فرایند‌های اکسیداسیون پیشرفته
۱-۳-۲- کاربرد امواج التراسونیک در تصفیه آب
در دهه‌ های اخیر التراسوند در یک جایگاه مهمی در فرایند‌های مختلف صنایع مثل تصفیه آب های آلوده ،پزشکی و … جای گرفته است و در حفاظت محیطی شروع به یک انقلاب جدیدی کرده است.
۱-۴- قوانین التراسوند
اثرات شیمیایی و بیولوژیکی التراسوند برای اولین بار در سال ۱۹۲۷ توسط لومیس ارائه شد. بطور معمول برای یک شیمیدان، صوت به عنوان اولین صورت از انرژی برای فعال کردن یک واکنش شیمیایی مورد توجه قرار نمی‌گیرد. امروزه دانشمندان زیادی به یک موضوع تحقیقاتی جدید به نام سونوشیمی^[۱] علاقمند شده اند. این اصطلاح اساساً برای توصیف تأثیر امواج ماورای صوت بر واکنش‌های شیمیایی، همچنین به فرایندهایی که انرژی ماورای صوت در آن‌ها مورد استفاده است، به کار می‌رود. این اسم از یک پیشوند به نام سونو که نشان‌دهنده‌ی صوت است مشتق شده است، مانند تکنیک‌های قدیمی‌تری نظیر فوتوشیمی و الکتروشیمی که نور و الکتریسیته را برای رسیدن به فعالیت شیمیایی مورد استفاده قرار می‌دهند. در هر حال برخلاف بسیاری از تکنولوژی‌های شیمیایی که نیاز به برخی خاصیت‌های خاص سیستم است تا مورد استفاده قرار گیرند، مانند استفاده از ماکروویو (گونه‌های دوقطبی)، الکتروشیمی (محیط هادی) و فوتوشیمی (حضور کورموفور: گروهی است که قادر است توسط تابش نور فعال شود)، در امواج ماورای صوت تنها نیاز به حضور یک مایع برای انتقال انرژی آن است. از این نظر سونوشیمی می‌تواند به عنوان یک روش عمومی فعالسازی مانند ترموشیمی (گرما) و پیزوشیمی (فشار) مورد توجه قرار گیرد]۱۵[.
۱-۴-۱- انرژی صوت
صوت با ایجاد حرکت ارتعاشی مولکول‌های محیطی که از آن گذر می‌کند انتقال می‌یابد. این حرکت می‌توانند مانند موج‌های ایجاد شده ناشی از انداختن سنگ کوچکی در استخر آب ساکن تجسم شود. امواج حرکت می‌کنند اما مولکول‌های آب که موج را تشکیل داده‌اند بعد از عبور موج به محل ابتدایی خود برمی‌گردند. امواج صوتی می‌تواند به صورت یک سری خطوط عمودی یا رنگ سایه‌زده‌شده نشان داده شود که فاصله بین خطوط یا میزان پررنگی سایه نشان‌دهنده شدت است یا ممکن است به صورت یک موج سینوسی نشان داده شود (شکل ۲-۱) در اینجا P_A فشار محیطی در سیال و موج سینوسی تغییرات فشار نسبت به مکان را در یک زمان ثابت نشان می‌دهد. P_w دامنه موج و λ طول موج می‌باشد.
تاکنون سوت‌های دمشی در آزمایشگاه به هیچ وجه تأثیری روی واکنش‌های شیمیایی نداشته است، این به خاطر تولید انرژی صوتی در هوا و عدم انتقال صوت تولید شده در هوا به درون مایع است و همچنین از نظر تکنیکی به خاطر ممانعت بین دو ماده متفاوت می‌باشد. مواد مختلف مقاومت‌های متفاوتی در برابر عبور صوت دارند که توسط خواص الاستیکی و سطح مقطع نواحی تعیین می‌شود.