بررسی کارایی فرایند اکسیداسیون پیشرفته بر پایه ازن زنی کاتالیستی در حضور نانوذرات اکسید روی سنتز شده (ZnO) در حذف ترکیبات آلی فرار (VOCs) در هوای آلوده

زمینه و هدف:

 انتشار ترکیبات آلی فرار از منابع ثابت و متحرک، باعث افزایش غلظت زمینه ای این ترکیبات در محیط زیست می شود. این ترکیبات دارای پتانسیل ایجاد خطر برای محیط زیست و سلامتی انسان هستند. اتخاذ روش های مدیریتی و مهندسی در کنترل انتشار این آلاینده ها به امری ضروری تبدیل شده است. مطالعه حاضر با هدف استفاده از فرآیند اکسیداسیون پیشرفته ازن زنی کاتالیستی جهت کاهش غلظت این آلاینده ها در خروجی صنایع انجام شد.

در این مطالعه تجربی از فرآیند ازن زنی در حضور بستر کاتالیستی حاوی نانوکامپوزیت های نانوکامپوزیت اکسید روی (ZnO) پوشش داده شده بر روی زیولیت جهت تصفیه هوای آلوده به ترکیبات BTEX به عنوان شاخص های ترکیبات آلی فرار در مقیاس آزمایشگاهی استفاده شد. در این مطالعه، ابتدا سنتز نانوکامپوزیت بر اساس روش هم رسوبی شیمیایی صورت گرفت. آنالیزهای SEM (میکروسکوپ الکترونی روبشی)، XRD (الگوی پراش اشعه ایکس)، BET و FT-IR (طیف سنج مادون قرمز فوریه) جهت بررسی خصوصیات ساختاری نانوکامپوزیت انجام شد. متغیرهای غلظت اولیه BTEX (50-200 پی پی ام)، دبی (5-20 لیتر در ساعت)، رطوبت (0-75%) و غلظت ازن (25/0 -1 گرم در ساعت) مورد بررسی قرار گرفتند. مقدار غلظت ترکیبات BTEX بر اساس دستورالعمل 1501 NIOSH توسط دستگاه گاز کروماتوگرافی اندازه گیری شد.

نتایج آنالیزهای SEM، XRD، BET و FT-IR بیانگر سنتز مناسب نانوکامپوزیت بود. بر اساس نتایج به دست آمده آزمایشگاهی، شرایط بهینه فرآیند شامل: غلظت اولیه آلاینده ها برابر 50 پی پی ام، دبی ورودی جریان هوای آلوده برابر 5 لیتر در ساعت، رطوبت نسبی هوا 25-35% و غلظت ازن ورودی برابر 1 گرم در ساعت بود. در این شرایط، کارایی حذف ترکیبات بنزن، تولوین، اتیل بنزن و زایلن به ترتیب 98، 96، 92 و 91 درصد به دست آمد. فرآیندهای ازن زنی ساده و جذب سطحی، کارایی پایین تری نسبت به ازن زنی کاتالیزوری دارند و اثر هم افزایی فرآیند مشهود است.

فرآیند ازن زنی کاتالیزوری، توانایی کاهش غلظت ترکیبات BTEX را به حد استاندارد تعیین شده دارد. از این فرآیند می توان جهت تصفیه جریان هوای آلوده صنایع منتشر کننده BTEX که تهدید کننده سلامت انسان و محیط زیست است، استفاده نمود.