تجزیه فتوکاتالیستی 4-کلروفنل با استفاده از فرایندهای پرسولفات فعال شده با نانو ذره آهن و هیدروژن پراکسید فعال شده با نانو ذره آهن در حضور امواج فرابنفش: طراحی آزمایش با مدل تاگوچی

4کلروفنل یکی از ترکیبات سمّی خانواده کلروفنل‌هاست که در پساب فاضلاب‌های تولید شده در صنایع پتروشیمی، پالایشگاه‌های نفت، صنایع داروسازی و صنایع فراوری چوب و کاغذ تولید و به منابع آب‌های سطحی و زیر زمینی وارد می‌شود. این پژوهش با هدف بررسی امکان استفاده از نانو ذره آهن به‌منظور فعال‌سازی اکسیدان‌های پراکسید هیدروژن و پرسولفات در حضور امواج  uvaled به‌منظور حذف 4کلروفنل با طراحی آزمایش براساس مدل آماری تاگوچی انجام گرفت. برای انجام این پژوهش از یک راکتور بسته در مقیاس آزمایشگاهی مجهز به 18 لامپ دیودی منتشرکننده امواج فرابنفش با طول موج 390 نانومتر استفاده شد. تاثیر پارامترهای بهره‌برداری نظیر ph محلول، زمان تماس، غلظت نانو ذره آهن، غلظت پراکسید هیدروژن، غلظت پرسولفات و غلظت اولیه 4کلروفنل توسط فاکتور تعریف شده 4*4 با استفاده از آرایه ارتئوگونال l16 مدل تاگوچی مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج حاصل از آنالیز آماری با استفاده از مدل تاگوچی، شرایط بهینه برای حذف 4کلروفنل در فرایند پرسولفات فعال شده توسط نانوذره آهن در حضور امواج فرابنفش در غلظت اولیه 25 میلی‌گرم در لیتر 4کلروفنل، زمان تماس 60 دقیقه، غلظت نانوذره آهن 2 میلی‌مولار و غلظت پرسولفات 2 میلی‌مولار تعیین شد. بالاترین کارایی حذف و بالاترین مقدار s/n برای این فرایند به‌ترتیب 51.83 درصد و 34.29 بود. شرایط بهینه به‌منظور حذف 4کلروفنل در فرایند پراکسید هیدروژن فعال شده توسط نانوذره آهن در حضور امواج فرابنفش در غلظت اولیه 4کلروفنل 25 میلی گرم در لیتر، زمان تماس 30 دقیقه، غلظت نانوذره آهن 1 میلی‌مولار و غلظت پراکسید هیدروژن برابر با 0.75 میلی‌مولار بود که بالاترین کارایی حذف و بالاترین مقدار s/n  برای این فرایند به‌ترتیب 81.76 درصد و 38.25 حاصل شد. با توجه به این که در شرایط اسیدی، افزایش شکل فعال کاتالیزگر (آهن دو ظرفیتی) سبب فعال شدن بهتر و بیشتر اکسیدکننده‌ها (رادیکال هیدروکسید و رادیکال سولفات) می‌شود، در نتیجه کارایی فرایندها در این شرایط بهتر بوده است. نتایج این پژوهش نشان داد که فرایند فعال‌سازی پراکسید هیدروژن با نانو ذرات آهن در حضور امواج فرابنفش به‌دلیل راندمان بالای حذف، زمان تماس کم و کمترین استفاده از ماده اکسیدان می‌تواند به‌عنوان یک روش قابل قبول برای حذف 4کلروفنل و سایر آلاینده‌های آلی از محیط‌های آبی مورد استفاده قرار گیرد.

Photocatalytic Degradation of 4Chlorophenol Using Zero Valent Iron Activated Persulfate and Zero Valent Iron Activated Hydrogen Peroxide Processes under UV Irradiation: A Taguchi Experimental Design

4chlorophenol (4CP) is one of the seriously toxic chlorophenol compounds found in the effluent wastewater generated by oil refineries, pharmaceutical factories, and paper and leather producers which introduced into surface and ground water resources. This research aimed to study the feasibility of nZVI nanoparticles in activation of H2O2 and persulfate under UVALED irradiation based on Taguchi experimental design for 4CP removal. This experimental study was conducted using a labscale batch reactor equipped with 18 ultraviolet light emitting diodes lamps with a wavelength of 390 nm. The effects of operating parameters such as pH of solution, contact time, dosage of nZVI, dosages of H2O2 and persulfate and different initial 4CP concentration were evaluted by difiend factor of 4*4 using Taghuchi L16 orthogonal array. Based on the results of the Taguchi method, the optimum conditions for removal of 4CP in nZVI activated persulfate process included the initial 4CP concentration of 25 mg/L, pH=3, reaction time of 60 min, nZVI and persulafte respective dosages of 2 and 2 mM. The highest removal efficiency and S/N values for this process were 51.83% and 34.29%, respectively. Also, optimum conditions for removal of 4CP in nZVI activated H2O2 process were the initial 4CP concentration of 25mg/L, pH=3, reaction time of 30 min, nZVI and H2O2 dosages of 0.75 and 1 mM. In this condition, the highest removal efficiency and S/N values were 81.76% and 38.25%, respectively. In both processes in this case, under acidic conditions, an increase in the active catalyst (Fe2+) activated more and more oxidants (radical hydroxide and radical sulfate) in both reactants, resulting in better efficiency of processes in these conditions. UVALED/H2O2/nZVI process could serve as a new and feasible approach for the degradation of 4CP as well as other organic contaminants containing wastewater due to high efficiency, low contact time and need to the lowest oxidants agents. UVALED/H2O2/nZVI process could serve as a new and feasible approach for the degradation of 4CP as well as other organic contaminants containing in wastewater due to high efficiency, low contact time and need to the lowest oxidants agents.