Σύγχρονες τεχνολογίες αντιμετώπισης υγρών αποβλήτων - φωτοχημική οξείδωση της χρωστικής ουσίας DIRECT BLUE

Abstract

Τα τελευταία χρόνια υπάρχει σημαντική δραστηριότητα στον τομέα της αναζήτησης και ανάπτυξης μεθόδων αντιρύπανσης φιλικών προς το περιβάλλον (καθαρές τεχνολογίες ). Μία τέτοια τεχνολογία είναι η φωτοχημική οξείδωση των υγρών αποβλήτων. Στην παρούσα μελέτη εξετάζεται η φωτοχημική οξείδωση διαλύματος που περιέχει την χρωστική ουσία DIRECT BLUE καθώς και υπεροξείδίο του υδρογόνου σε θερμοκρασίες από 18°C μέχρι 90°C. Οι αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα σε αντιδραστήρα διαλείποντος έργου και η συγκέντρωση του χρώματος προσδιορίζεται φασματοφωτομετρικά. Έγιναν πειράματα αρχικά χωρίς την χρήση ακτινοβολίας και κατόπιν με την χρήση ακτινοβολίας μήκους κύματος 254 nm, για να μελετηθούν οι διαφορές κατά την οξείδωση. Στα πειράματα χωρίς την χρήση ακτινοβολίας βρέθηκε ότι η αντίδραση είναι αργή, αλλά γίνεται πιο γρήγορη καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Από τις μετρήσεις που έγιναν σε θερμοκρασίες 45, 60, 75 και 90°C, προκύπτει ότι η ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης είναι 20,5 kcal/mole σε όξινο περιβάλλον (ρΗ=5) και 26,1 kcal/mole σε αλκαλικό περιβάλλον (ρΗ=11). Ο χρόνος ημιζωής του χρώματος (συγκέντρωσης 100 mg/lt) στους 45°C και με 5% Η2Ο2 είναι 1385 min, ενώ μειώνεται σε 345 min στους 60°C. Η αύξηση της συγκέντρωσης του υπεροξειδίου του υδρογόνου καθώς και η μείωση της συγκέντρωσης του χρώματος οδηγούν επίσης σε μείωση του χρόνου ημιζωής. Η χρήση υπεριώδους ακτινοβολίας (μήκους κύματος λ=254 nm) αυξάνει σημαντικά το ρυθμό της αντίδρασης. Σε αλκαλικό περιβάλλον και σε θερμοκρασία περιβάλλοντος ο χρόνος ημιζωής είναι 570 min, ενώ σε περιβάλλον όξινο και ουδέτερο επιτυγχάνεται αποχρωματισμός των διαλυμάτων σε χρόνους από 30 έως 80 min. Η ημιζωή του χρώματος διέρχεται μέσω ενός ελάχιστου συναρτήσει της συγκέντρωσης του υπεροξειδίου του υδρογόνου. Αυτό συμβαίνει γιατί στις μεγάλες συγκεντρώσεις Η2Ο2 απορροφάται μεγάλο μέρος της ακτινοβολίας από το οξειδωτικό μέσο, ενώ στις μικρές συγκεντρώσεις υπάρχει έλλειψη σε οξειδωτικά είδη.