فرآیند اکسیداسیون (1)
فرآیند اکسیداسیون در سال 1987 توسط Glaze و همکارانش معرفي شد. براساس تعريف، اکسايش پيشرفته به فرآيندهايي اطلاق مي شود که درآن‌ها راديکال هاي آزاد خصوصاً راديکال هيدروکسيل OH به اندازه کافي توليد شده و مواد شيميايي آلي غيرقابل تجزيه موجود در محيط واکنش در شرايط محيطي با آن اکسيد شوند. راديکال هيدروکسيل جزء مواد اکسيدکننده بسيار فعال است که اکثر مواد آلي را مورد حمله قرار مي دهد. سينيتيک واکنش معمولاً از درجه اول نسبت به غلظت راديکال هيدروکسيل و نسبت به غلظت ماده اکسيد شونده است . مکانيزم اکسيدشدن مواد با OH بستگي به نوع ماده آلي دارد.
فرآيند اکسايش پيشرفته بر نحوه توليد راديکال OH در واکنش اکسايش مي باشند. تصفيه پساب‌هاي حاوي آلايندهاي مختلف مانند ترکيبات زیر توسط روش اکسایش فوتوکاتالیستی در پژوهش‌های مختلف بررسی شده است:
- ترکیبات فنلي
- الکل ها
- اسيدهاي آلي
- ترکيبات هيدروکربني گوگرد دار
- مواد ضد آفت و حشره کش
فرآيندهايي که درآن‌ها از تأثير نور ماوراء بنفش برعملکرد کاتاليست‌ها درشرايط واکنش استفاده مي شود، تحت عنوان واکنش هاي فتوکاتاليستي معرفي مي شوند. از خصوصيت اصلي کاتاليست هاي حساس به نور، خاصيت نيمه هادي بودن آنها مي باشد. شناخت فوتوکاتاليست ها مستلزم آشنايي به طبيعت نيمه هادي‌ها است.
در مراحل آغازين فرآيندهاي اکسيداسيون پيشرفته منجر به توليد راديکال هاي آزاد هيدروکسيل مي گردد که با پتانسيل اکسيداسيون بالا بيشترين کارايي را در ميان ساير اکسنده‌ها در اکسيداسيون ترکيبات آلي دارد.
طول عمر راديکال هيدروکسيل خيلي کوتاه است اما از نظر پتانسيل اکسيد کنندگي به قدري قوي است که مي تواند به راحتي با جذب هيدروژن سبب اکسيداسيون يک ترکيب آلي گردد. مکانيسم واکنش راديکال هيدروکسيل با ترکيبات آلي بسيار پيچيده است. اين مکانيسم و به طور کلي واکنش هاي راديکالي را مي‌توان به اختصار در سه مرحله بيان نمود:
- واکنش‌هاي اوليه يا آغازين که در اين مرحله راديکال هاي آزاد توليد مي‌گردد.
- واکنش‌هاي انتشاري که در اين مرحله راديکال‌هاي توليد شده از مرحله قبل به راديکال‌هاي آزاد ديگر تبديل مي‌گردد.
- واکنش‌هاي پاياني که در اين مرحه راديکال‌هاي آزاد مرحله قبل به يک ترکيب پايدار تبديل مي‌گردند.
از نقطه نظر سينتيکي واکنش هاي مرتبط به راديکال‌هاي OH بسيار سريع تر از ساير اکسيد کننده ها مي‌باشند. با اين وجود در اثر واکنش راديکال هيدروکسيل با ترکيبات آلي تعداد بسيار زيادي ترکيبات واسطه توليد مي کند که اين ترکيبات واسطه توليدي، خود به عنوان رقيب ترکيبات اوليه با راديکال OHوارد واکنش گرديده و اصطلاحا به عنوان نابود کننده راديکال OH عمل مي کنند. بنابراين تخريب کامل معدني شدن-يک ترکيب آلي در شرايط خاصي که غلظت راديکال OH بسيار زياد بوده و زمان واکنش به حد کافي بالا باشد حاصل خواهد گرديد.