دوره 9، شماره 3 - ( 3-1401 )
جلد 9 شماره 3 صفحات 376-365 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Ghanbari S, Fatehizadeh A, Taheri E. Investigating the Performance of Peroxymonosulfate to 4-Chlorophenol removal from Aqueous Solutions in the Presence of Manganese-containing Catalyst. J Environ Health Eng 2022; 9 (3) :365-376
URL: http://jehe.abzums.ac.ir/article-1-943-fa.html
URL: http://jehe.abzums.ac.ir/article-1-943-fa.html
قنبری سبحان، فاتحی زاده علی، طاهری انسیه. بررسی عملکرد پروکسی مونوسولفات جهت حذف 4-کلروفنل از محلول های آبی در حضور کاتالیست حاوی منگنز. مجله مهندسی بهداشت محیط. 1401; 9 (3) :365-376
دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران-مرکز تحقیقات محیط زیست، پژوهشکده پیشگیری اولیه از بیماریهای غیرواگیر ، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان ، اصفهان ، ایران
چکیده: (1084 مشاهده)
زمینه و هدف: فرایند های اکسیداسیون پیشرفته مبتنی بر پروکسی مونوسولفات (PMS)، پتانسیل قابل توجهی را جهت تخریب آلاینده های آلی خطرناک پساب از خود نشان داده اند. ترکیبات منگنز به عنوان کاتالیزور سازگار با محیط زیست و مطلوب جهت فعال سازی PMS در نظر گرفته شده اند. در این مطالعه، کاتالیزور MnOOH به صورت آزمایشگاهی ساخته شد و به عنوان فعال کننده PMS جهت حذف 4-کلروفنل (4-CP) که از مهم ترین مشتقات خانواده کلروفنل‌ها می باشد، مورد استفاده قرار گرفت.
مواد و روش ها: پارامتر های عملیاتی موثر بر فرایند از جمله، دوز MnOOH (01/0، 05/0 ، 1/0، 2/0، 3/0 و 5/0 گرم بر لیتر)، دوز PMS (2/0، 1، 2 و 4 میلی مول)، غلظت 4-کلروفنل اولیه (25، 50، 100 و 200 میلی گرم بر لیتر) و pH اولیه محلول واکنشی (3، 5، 7، 9 و 11) بر راندمان حذف 4-کلروفنل مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین اثر آنیون های همراه (برماید (Brˉ) و فسفات (PO43ˉ)) و هیومیک اسید به منظور شناسایی نحوه عمکلرد فرایند در شرایط مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. در نهایت، آزمایش بازیابی کاتالیزور به منظور تعیین میزان پایداری و قابلیت استفاده مجدد آن انجام گرفت.
یافته ها: نتایج نشان داد که بهترین عمکلرد فرایند PMS/MnOOH (راندمان حذف 4-کلروفنل برابر 88/94%) در شرایط pH خنثی، دوز PMS برابر 2 میلی مول و دوز MnOOH برابر 3/0 گرم بر لیتر بدست می‌آید. در حضور فسفات، عمکلرد سیستم PMS/MnOOH در تخریب 4-کلروفنل افت شدیدی یافت. همچنین کاتالیزور MnOOH، پایداری قابل قبولی را در آزمایشات بازیابی از خود نشان داد.
نتیجه گیری: فرایند اکسیداسیون پیشرفته PMS/MnOOH به عنوان یک سیستم قدرتمند، پایدار و سازگار با محیط زیست، میتواند در تصفیه فاضلاب های حاوی ترکیبات فنلی از جمله 4-کلروفنل مورد استفاده قرار گیرد.
مواد و روش ها: پارامتر های عملیاتی موثر بر فرایند از جمله، دوز MnOOH (01/0، 05/0 ، 1/0، 2/0، 3/0 و 5/0 گرم بر لیتر)، دوز PMS (2/0، 1، 2 و 4 میلی مول)، غلظت 4-کلروفنل اولیه (25، 50، 100 و 200 میلی گرم بر لیتر) و pH اولیه محلول واکنشی (3، 5، 7، 9 و 11) بر راندمان حذف 4-کلروفنل مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین اثر آنیون های همراه (برماید (Brˉ) و فسفات (PO43ˉ)) و هیومیک اسید به منظور شناسایی نحوه عمکلرد فرایند در شرایط مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. در نهایت، آزمایش بازیابی کاتالیزور به منظور تعیین میزان پایداری و قابلیت استفاده مجدد آن انجام گرفت.
یافته ها: نتایج نشان داد که بهترین عمکلرد فرایند PMS/MnOOH (راندمان حذف 4-کلروفنل برابر 88/94%) در شرایط pH خنثی، دوز PMS برابر 2 میلی مول و دوز MnOOH برابر 3/0 گرم بر لیتر بدست می‌آید. در حضور فسفات، عمکلرد سیستم PMS/MnOOH در تخریب 4-کلروفنل افت شدیدی یافت. همچنین کاتالیزور MnOOH، پایداری قابل قبولی را در آزمایشات بازیابی از خود نشان داد.
نتیجه گیری: فرایند اکسیداسیون پیشرفته PMS/MnOOH به عنوان یک سیستم قدرتمند، پایدار و سازگار با محیط زیست، میتواند در تصفیه فاضلاب های حاوی ترکیبات فنلی از جمله 4-کلروفنل مورد استفاده قرار گیرد.
فهرست منابع
1. 1. Patel BP, Kumar A. Biodegradation of 4-chlorophenol in an airlift inner loop bioreactor with mixed consortium: effect of HRT, loading rate and biogenic substrate. 3 Biotech 2016;6(2): 117. [DOI:10.1007/s13205-016-0435-5] [PMID] []
2. Bjerketorp J, Röling WFM, Feng X-M, et al. Formulation and stabilization of an Arthrobacter strain with good storage stability and 4-chlorophenol-degradation activity for bioremediation. Applied Microbiology and Biotechnology 2018;102(4): 2031-40. [DOI:10.1007/s00253-017-8706-6] [PMID] []
3. Allaboun H, Abu Al-Rub FA. Removal of 4-Chlorophenol from Contaminated Water Using Activated Carbon from Dried Date Pits: Equilibrium, Kinetics, and Thermodynamics Analyses. Materials (Basel) 2016;9(4). [DOI:10.3390/ma9040251] [PMID] []
4. Seid Mohammadi A, Movahedian Attar H. p-Chlorophenol oxidation in industrial effluent by ultrasonic/fenton technology. Journal of Water and Wastewater; Ab va Fazilab (in persian) 2012;22(4): 43-9.
5. Azizi E, Abbasi F, Baghapour MA, et al. 4-chlorophenol removal by air lift packed bed bioreactor and its modeling by kinetics and numerical model (artificial neural network). Scientific Reports 2021;11(1): 670. [DOI:10.1038/s41598-020-79968-7] [PMID] []
6. Euro C. Risk assessment for the marine environment OSPARCOM region, monochlorophenols. Feb 2010.
7. Song H-Y, Liu J-Z, Xiong Y-H, et al. Treatment of aqueous chlorophenol by phthalic anhydride-modified horseradish peroxidase. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 2003;22(1-2): 37-44. [DOI:10.1016/S1381-1177(03)00006-7]
8. Radhika M, Palanivelu K. Adsorptive removal of chlorophenols from aqueous solution by low cost adsorbent-Kinetics and isotherm analysis. Journal of hazardous materials 2006;138(1): 116-24. [DOI:10.1016/j.jhazmat.2006.05.045] [PMID]
9. Czaplicka M. Sources and transformations of chlorophenols in the natural environment. Science of the Total environment 2004;322(1-3): 21-39. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2003.09.015] [PMID]
10. Rodríguez M. Fenton and UV-vis based advanced oxidation processes in wastewater treatment: Degradation, mineralization and biodegradability enhancement: Universitat de Barcelona; 2003.
11. He D, Li Y, Lyu C, et al. New insights into MnOOH/peroxymonosulfate system for catalytic oxidation of 2, 4-dichlorophenol: Morphology dependence and mechanisms. Chemosphere 2020;255: 126961. [DOI:10.1016/j.chemosphere.2020.126961] [PMID]
12. Xu X, Zhang Y, Zhou S, et al. Activation of persulfate by MnOOH: Degradation of organic compounds by nonradical mechanism. Chemosphere 2021;272: 129629. [DOI:10.1016/j.chemosphere.2021.129629] [PMID]
13. Lim J, Lee JM, Kim C, et al. Two-dimensional RuO 2 nanosheets as robust catalysts for peroxymonosulfate activation. Environmental Science: Nano 2019;6(7): 2084-93. [DOI:10.1039/C9EN00500E]
14. Ghauch A, Tuqan AM. Oxidation of bisoprolol in heated persulfate/H2O systems: Kinetics and products. Chemical Engineering Journal 2012;183: 162-71. [DOI:10.1016/j.cej.2011.12.048]
15. Huang J, Dai Y, Singewald K, et al. Effects of MnO2 of different structures on activation of peroxymonosulfate for bisphenol A degradation under acidic conditions. Chemical Engineering Journal 2019;370: 906-15. [DOI:10.1016/j.cej.2019.03.238]
16. Saputra E, Muhammad S, Sun H, et al. Different crystallographic one-dimensional MnO2 nanomaterials and their superior performance in catalytic phenol degradation. Environmental science & technology 2013;47(11): 5882-7. [DOI:10.1021/es400878c] [PMID]
17. Elizarova GL, Zhidomirov GM, Parmon VN. Hydroxides of transition metals as artificial catalysts for oxidation of water to dioxygen. Catalysis Today 2000;58(2): 71-88. [DOI:10.1016/S0920-5861(00)00243-1]
18. Huang Y, Li X, Zhang C, et al. Degrading arsanilic acid and adsorbing the released inorganic arsenic simultaneously in aqueous media with CuFe2O4 activating peroxymonosulfate system: Factors, performance, and mechanism. Chemical Engineering Journal 2021;424. [DOI:10.1016/j.cej.2021.128537]
19. Hadi S, Taheri E, Amin MM, et al. Synergistic degradation of 4-chlorophenol by persulfate and oxalic acid mixture with heterogeneous Fenton like system for wastewater treatment: Adaptive neuro-fuzzy inference systems modeling. Journal of Environmental Management 2020;268: 110678. [DOI:10.1016/j.jenvman.2020.110678] [PMID]
20. Li N, Li R, Yu Y, et al. Efficient degradation of bentazone via peroxymonosulfate activation by 1D/2D γ-MnOOH-rGO under simulated sunlight: Performance and mechanism insight. Science of the Total Environment 2020;741. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.140492] [PMID]
21. Zeng Z, Khan A, Wang Z, et al. Elimination of atrazine through radical/non-radical combined processes by manganese nano-catalysts/PMS and implications to the structure-performance relationship. Chemical Engineering Journal 2020;397: 125425. [DOI:10.1016/j.cej.2020.125425]
22. Bauer R, Waldner G, Fallmann H, et al. The photo-fenton reaction and the TiO2/UV process for waste water treatment− novel developments. Catalysis today 1999;53(1): 131-44. [DOI:10.1016/S0920-5861(99)00108-X]
23. Organization WH, UNICEF. Global water supply and sanitation assessment 2000 report. World Health Organization (WHO), 2000.
24. Gholizadeh A, Kermani M, Gholami M, FarzadkiaM M. Comparative Investigation of 2-Chlorophenol and 4-Chrorophenol Removal Using Granulated Activated Carbon and Rice Husk Ash. Tolooebehdasht 2013;11(3): 66-78.
25. Seidmohammadi A, Asgari G, Faradmal J, et al. Photocatalytic Degradation of 4-Chlorophenol Using Zero Valent Iron Activated Persulfate and Zero Valent Iron Activated Hydrogen Peroxide Processes under UV Irradiation: A Taguchi Experimental Design. Journal of Water and Wastewater 2019;30(2).
26. Yang Y, Zhang P, Hu K, et al. Sustainable redox processes induced by peroxymonosulfate and metal doping on amorphous manganese dioxide for nonradical degradation of water contaminants. Applied Catalysis B: Environmental 2021;286: 119903. [DOI:10.1016/j.apcatb.2021.119903]
27. Li C, Huang Y, Dong X, et al. Highly efficient activation of peroxymonosulfate by natural negatively-charged kaolinite with abundant hydroxyl groups for the degradation of atrazine. Applied Catalysis B: Environmental 2019;247. [DOI:10.1016/j.apcatb.2019.01.079]
28. Xiao G, Xu T, Faheem M, et al. Evolution of Singlet Oxygen by Activating Peroxydisulfate and Peroxymonosulfate: A Review. International Journal of Environmental Research and Public Health 2021;18(7): 3344. [DOI:10.3390/ijerph18073344] [PMID] []
29. Li S, Tang Y, Wang M, et al. NiO/g-C3N4 2D/2D heterojunction catalyst as efficient peroxymonosulfate activators toward tetracycline degradation: Characterization, performance and mechanism. Journal of Alloys and Compounds 2021;880. [DOI:10.1016/j.jallcom.2021.160547]
30. Zhang H, Wang X, Li Y, et al. A novel MnOOH coated nylon membrane for efficient removal of 2,4-dichlorophenol through peroxymonosulfate activation. Journal of Hazardous Materials 2021;414. [DOI:10.1016/j.jhazmat.2021.125526] [PMID]
31. Wang S, Zhou N. Removal of carbamazepine from aqueous solution using sono-activated persulfate process. Ultrasonics Sonochemistry 2016;29: 156-62. [DOI:10.1016/j.ultsonch.2015.09.008] [PMID]
32. Othman I, Hisham Zain J, Abu Haija M, Banat F. Catalytic activation of peroxymonosulfate using CeVO4 for phenol degradation: An insight into the reaction pathway. Applied Catalysis B: Environmental 2020;266. [DOI:10.1016/j.apcatb.2020.118601]
33. Ding M, Ao W, Xu H, et al. Facile construction of dual heterojunction CoO@TiO2/MXene hybrid with efficient and stable catalytic activity for phenol degradation with peroxymonosulfate under visible light irradiation. Journal of Hazardous Materials 2021;420. [DOI:10.1016/j.jhazmat.2021.126686] [PMID]
34. Zhang T, Li C, Ma J, et al. Surface hydroxyl groups of synthetic α-FeOOH in promoting OH generation from aqueous ozone: property and activity relationship. Applied Catalysis B: Environmental 2008;82(1-2): 131-7. [DOI:10.1016/j.apcatb.2008.01.008]
35. Guan Y-H, Ma J, Ren Y-M, et al. Efficient degradation of atrazine by magnetic porous copper ferrite catalyzed peroxymonosulfate oxidation via the formation of hydroxyl and sulfate radicals. Water Research 2013;47(14): 5431-8. [DOI:10.1016/j.watres.2013.06.023] [PMID]
36. Zhou Y, Jiang J, Gao Y, et al. Oxidation of steroid estrogens by peroxymonosulfate (PMS) and effect of bromide and chloride ions: Kinetics, products, and modeling. Water Research 2018;138: 56-66. [DOI:10.1016/j.watres.2018.03.045] [PMID]
37. Fan J, Qin H, Jiang S. Mn-doped g-C3N4 composite to activate peroxymonosulfate for acetaminophen degradation: The role of superoxide anion and singlet oxygen. Chemical Engineering Journal 2019;359: 723-32. [DOI:10.1016/j.cej.2018.11.165]
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
