پاک سازی آب زیرزمینی آلوده به بنزن به روش فنتون اصلاح شده

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده محیط زیست و بیوتکنولوژی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

چکیده

آلودگی نفتی آب‌های زیرزمینی یکی از مهم‌ترین معضل ­های زیست‌محیطی کشورهای در حال توسعه به شمار می‌آید. روش‌های گوناگونی برای رفع این آلودگی از محیط زیست در دست است که در میان آن‌ها می‌توان به روش فنتون اصلاح شده اشاره کرد. در این پژوهش، پاک سازی آب زیرزمینی آلوده به بنزن به روش فنتون اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی، نخست نانوذره­ های کلسیم پراکسید سنتز شده و سپس توسط سدیم آلژینات مورد کپسول‌سازی قرار گرفتند. سرانجام، کپسول‌های تهیه شده در آزمایش‌های پیوسته و ناپیوسته مورد بررسی عملکرد قرار گرفتند. در آزمایش‌های ناپیوسته با بهره گیری از g 1 از کپسول‌های نانوذره­ ها و g 1 از کپسول‌های 4FeSO حذف کامل آلاینده (mg/L 50) در طی 70 روز صورت پذیرفت. این در حالی بود که در بررسی‌های پیوسته، رفع آلاینده پس از 4 روز به صورت 100‌% انجام شد. همچنین میزان اکسیژن محلول در راکتور نیز توسط کپسول‌های 2CaO از 4 به mg/L6 افزایش یافت. به این ترتیب در حضور کپسول‌های دارای کلسیم پراکسید و همچنین کپسول‌های دارای آهن سولفات در پایان 40 روز بررسی، میزان جمعیت میکروبی به CFU/mL 106 نسبت به نمونه شاهد (CFU/mL 104) رسید. نتیجه­ های به دست آمده، بازدهی بالا و قابلیت مناسب نانوذره­ های کلسیم پراکسید کپسوله شده توسط سدیم آلژینات را در حذف آلاینده بنزن از آب زیرزمینی نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Zhang S., Mao G., Crittenden J., Liu X., Du H., Groundwater Remediation from the Past to the Future: A Bibliometric Analysis, Water Research, 119: 114-125 (2017).

Karamanev D., Margaritis, A., Biodegradation of Petroleum Hydrocarbons in an Immobilized Cell Airlift Bioreactor, Water research, 39(15): 3704-3714 (2005).

[2] Georgi A., Schierz A., Mackenzie K., Kopinke F.D., Colloidal Activated Carbon for In-Situ Groundwater Remediation, Transport Characteristics and Adsorption of Organic Compounds in Water-Saturated Sediment Columns, Journal of Contaminant Hydrology, 179: 76-88 (2015).

[3] Simantiraki F., Kollias C.G., Maratos D., Hahladakis J., Gidarakos E, Qualitative Determination and Application of Sewage Sludge and Municipal Solid Waste Compost for BTEX Removal from Groundwater, Journal of Environmental Chemical Engineering, 1(1): 9-17 (2013).

[4] Vidal C.B., Raulino G.S., Barros A.L., Lima A.C., Ribeiro J.P., Pires M.J., Nascimento R.F., BTEX Removal from Aqueous Solutions by HDTMA-Modified Y Zeolite, Journal of Environmental Management, 112: 178-185 (2012).

[5] Semer R., Reddy K.R., Mechanisms Controlling Toluene Removal from Saturated Soils During in Situ Air Sparging. Journal of Hazardous Materials, 57(1-3): 209-230 (1998).

[6] Torkaman R., Kazemian H., Soltanieh M., Removal of Btx Compounds from Wastewaters Using Template Free Mfi Zeolitic Membrane, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 29(4): 91-98 (2010).

[7] Nekoo, S. H., & Fatemi, S., Experimental Study and Adsorption Modeling of COD Reduction by Activated Carbon for Wastewater Treatment of Oil Refinery, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 32(3): 81-89 (2013).

[8] Kambhu A., Comfort S., Chokejaroenrat C., Sakulthaew C., Developing Slow-Release Persulfate Candles to Treat BTEX Contaminated Groundwater, Chemosphere, 89(6): 656-664 (2012).

[9] Mascolo G., Ciannarella R., Balest L., Lopez A., Effectiveness of UV-Based Advanced Oxidation Processes for the Remediation of Hydrocarbon Pollution in the Groundwater: A Laboratory Investigation, Journal of Hazardous Materials, 152(3): 1138-1145 (2008).

[10] Li B., Zhu J., Removal of p-Chloronitrobenzene from Groundwater: Effectiveness and Degradation Mechanism of a Heterogeneous Nanoparticulate Zero-Valent Iron (NZVI)-Induced Fenton Process, Chemical Engineering Journal, 255: 225-232 (2014).

[11] Sandu C., Popescu M., Rosales E., Bocos E., Pazos M., Lazar G., Sanromán M.A., Electrokinetic-Fenton Technology for the Remediation of Hydrocarbons Historically Polluted Sites, Chemosphere, 156: 347-356 (2016).

[12] Northup A., Cassidy D., Calcium Peroxide (CaO2) for Use in Modified Fenton Chemistry, Journal of Hazardous Materials, 152(3): 1164-1170 (2008).

[13] Fu X., Gu X., Lu S., Xu M., Miao Z., Zhang X., Sui Q., Enhanced Degradation of Benzene in Aqueous Solution by Sodium Percarbonate Activated with Chelated-Fe (II), Chemical Engineering Journal, 285: 180-188 (2016).

[14] Corseuil H.X., Gomez D.E., Schambeck C.M., Ramos D.T., Alvarez P.J., Nitrate Addition to Groundwater Impacted by Ethanol-Blended Fuel Accelerates Ethanol Removal and Mitigates the Associated Metabolic Flux Dilution and Inhibition of BTEX Biodegradation, Journal of Contaminant Hydrology, 174: 1-9 (2015).

[15] Xin B.P., Wu C.H., Wu C.H., Lin C.W., Bioaugmented Remediation of High Concentration BTEX-Contaminated Groundwater by Permeable Reactive Barrier with Immobilized Bead, Journal of Hazardous Materials, 244: 765-772 (2013).

[16] Saponaro S., Negri M., Sezenna E., Bonomo L., Sorlini C., Groundwater Remediation by
an in Situ Biobarrier: a Bench Scale Feasibility Test for Methyl Tert-Butyl Ether and Other Gasoline Compounds
, Journal of Hazardous Materials, 167(1): 545-552 (2009).

[17] Landmeyer J.E., Chapelle F.H., Herlong H.H., Bradley P.M., Methyl Tert-Butyl Ether Biodegradation by Indigenous Aquifer Microorganisms under Natural and Artificial Oxic Conditions, Environmental Science & Technology, 35(6): 1118-1126 (2001).

[18] Qian Y., Zhang J., Zhang Y., Chen J., Zhou X., Degradation of 2, 4-Dichlorophenol by Nanoscale Calcium Peroxide: Implication for Groundwater Remediation, Separation and Purification Technology, 166: 222-229 (2016).

[19] Zhang X., Gu X., Lu S., Miao Z., Xu M., Fu X., Sui Q., Degradation of Trichloroethylene in Aqueous Solution by Calcium Peroxide Activated with Ferrous Ion, Journal of hazardous Materials, 284: 253-260 (2015).

[20] Qian Y., Zhou X., Zhang Y., Zhang W., Chen J., Performance and Properties of Nanoscale Calcium Peroxide for Toluene Removal, Chemosphere, 91(5): 717-723 (2013).

[21] Cassidy D.P., Irvine R.L., Use of Calcium Peroxide to Provide Oxygen for Contaminant Biodegradation in a Saturated Soil, Journal of Hazardous Materials, 69(1): 25-39 (1999).

[22] Lee C.S., Le Thanh T., Kim E.J., Gong J., Chang Y.Y., Chang Y.S., Fabrication of Novel Oxygen-Releasing Alginate Beads as an Efficient Oxygen Carrier for the Enhancement of Aerobic Bioremediation of 1, 4-dioxane Contaminated Groundwater. Bioresource Technology, 171: 59-65 (2014).

[23] Bianchi‐Mosquera G.C., Allen‐King R.M., Mackay D.M., Enhanced Degradation of Dissolved Benzene and Toluene Using a Solid Oxygen‐Releasing Compound, Groundwater Monitoring & Remediation, 14(1): 120-128 (1994).

[24] Li S., Yan W., Zhang W.X., Solvent-Free Production of Nanoscale Zero-Valent Iron (nZVI) with Precision Milling, Green Chemistry, 11(10): 1618-1626 (2009).

[25] Khodaveisi J., Banejad H., Afkhami A., Olyaie E., Lashgari S., Dashti R., Synthesis of Calcium Peroxide Nanoparticles as an Innovative Reagent for in Situ Chemical Oxidation, Journal of Hazardous Materials, 192(3) 1437-1440 (2011).

[26] Walling C., Fenton's Reagent Revisited, Accounts of Chemical Research, 8(4): 125-131 (1975).

[27] Watts R.J., Teel A.L., Chemistry of Modified Fenton’s Reagent (Catalyzed H 2 O 2 Propagations–CHP) for in Situ Soil and Groundwater Remediation, Journal of Environmental Engineering, 131(4): 612-622 (2005).

[28] Watts R.J., Dilly S.E., Evaluation of Iron Catalysts for the Fenton-Like Remediation of Diesel-Contaminated Soils, Journal of Hazardous Materials, 51(1-3): 209-224 (1996).

[29] Kong, S. H., Watts, R. J., & Choi, J. H., Treatment of Petroleum-Contaminated Soils Using Iron Mineral Catalyzed hydrogen Peroxide, Chemosphere, 37(8): 1473-1482 (1998).

[30] Yeh C.K.J., Wu H.M., Chen T.C., Chemical Oxidation of Chlorinated Non-Aqueous Phase Liquid by Hydrogen Peroxide in Natural Sand Systems, Journal of Hazardous Materials, 96(1): 29-51 (2003).

[31] Furusawa T., Kurayama F., Shiba M., Kadota R., Sato M., Suzuki N., CaO-Loaded Alginate Capsule Modified with Silane Coupling Agents for Transesterification of Rapeseed Oil with Methanol, Chemical Engineering Journal, 288: 473-481 (2016).