در این کتاب، نمونه­هایی از روش­های غیر مرسوم تصفیه، تکنولوژی­های اکسیداسیون پیشرفته و تکنولوژی­های کاهش پیشرفته، به‌عنوان راه­حل­های پایدار برای تصفیه محیط­زیست ارائه شده­است. تکنولوژی­های اکسیداسیون پیشرفته با توجه به ظرفیت اکسیدکنندگی و معدنی­سازی، تقریباً برای هر آلاینده آلی و تغییر ماهیت چندین آلودگی غیر آلی که در مقابل تصفیه­های متداول مقاوم هستند، مانند فلزات و شبیه­فلزات شناخته می­شوند.

این کتاب شامل مقدمه ای بر محیط زیست و آلودگی‌های آب (فصل اول)، اصول فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (فصل دوم)، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته فنتون (فصل سوم)، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته ازناسیون (فصل چهارم)، اکسیداسیون پیشرفته فوتوکاتالیستی (فصل پنجم)، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته الکتروشیمیایی (فصل ششم)، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته خورشیدی (فصل هفتم) و نمونه‌هایی از کاربردهای فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه آب و پساب (فصل هشتم) می‌باشد.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                       صفحه

فصل اول: مقدمه  1

1- محیط‌زیست  1

1-1- منابع آب... 2

1-1-1- منابع آب شور. 3

1-1-2- منابع آب سطحی 4

1-1-3- منابع آب زیرزمینی.. 4

2-1- آلاینده‌های محیط‌زیستی.. 5

1-2-1- آلاینده‌های آلی.. 10

1-2-2- آلاینده‌های معدنی.. 14

1-2-3- آلاینده‌های زیستی.. 15

3-1- روشهای تصفیه آلاینده‌ها 16

4-1- منابع.. 20

فصل دوم: اصول فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته.26

1-2- مقدمه. 25

2-2- طبقه بندی فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته. 29

1-2-2- مزایا و معایب فرآیند اکسیداسیون پیشرفته. 29

3-2- مکانیزم و تئوری.. 33

1-3-2- اکسیداسیون شیمیایی.. 33

1-1-3-2- کاتالیست در فرآیند اکسیداسیون پیشرفته. 33

2-1-3-2- ازن.. 34

3-1-3-2- هیدروژن پراکسید.. 34

4-1-3-2- اکسیداسیون فنتون.. 35

5-1-3-2- اکسیداسیون الکتروشیمیایی.. 35

6-1-3-2- روش‌های تابش.... 36

1-6-1-3-2- تابش UV.. 36

2-6-1-3-2- تابش γ و باریکه‌ی الکترونی.. 38

7-1-3-2- فراصوت... 38

2-3-2- فرایندهای مرکب... 39

1-2-3-2- فرآیند . 39

2-2-3-2- UV/ ازن.. 39

3-2-3-2- فتوکاتالیز UV.. 40

4-2- سینتیک‌های واکنش.... 40

1-4-2- مواد میانی و محصولات جانبی.. 41

2-4-2- پارامترهای واکنش.... 42

3-4-2- مشخصات فاضلاب... 42

1-3-4-2- ساختار شیمیایی و غلظت آلاینده‌های آلی.. 42

2-3-4-2- pH محلول.. 42

3-3-4-2-کدورت آب... 43

4-3-4-2- بازدارنده‌های رادیکال.. 43

5-3-4-2- حضور فلزات، روغن و چربی.. 43

6-3-4-2- حضور روغن و چربی.. 44

4-4-2- شرایط عملیاتی.. 44

2-4-4-1- نوع و مقدار اکسیدکننده. 44

3-4-4-2- مقدار کاتالیست... 45

5-2- طراحی راکتور. 46

1-5-2- مدل‌های راکتور. 46

2-5-2- منبع نور. 47

3-5-2- پیکربندی‌های راکتور. 48

1-3-5-2- راکتورهای UV.. 48

2-3-5-2- سایر راکتورها 51

4-5-2- کاربردهای تجاری.. 52

6-2- هزینه و بازده انرژی  AOP. 52

7-2- محدودیت‌ها و چالش‌های AOP. 53

8-2- محاسبه بازده اکسیداسیون پیشرفته. 53

9-2- ارزیابی سمیّت و زیست تخریب‌پذیری.. 56

10-2- تحقیق و توسعه‌های جدید.. 59

11-2- خلاصه. 60

12-2- منابع.. 63

فصل سوم: فرایند اکسیداسیون پیشرفته فنتون ..70

1-3- فنتون.. 67

1-1-3- فاکتورهای موثر بر کارآیی فرآیند فنتون.. 69

1-1-1-3- pH بهره برداری.. 70

2-1-1-3- مقدار یون آهن.. 72

3-1-1-3- غلظت هیدروژن پراکسید.. 72

4-1-1-3- غلظت اولیه آلاینده. 72

5-1-1-3- دمای بهره برداری.. 72

2-1-3- مزایا و معایب فرآیند فنتون.. 73

1-2-1-3- مزایای فرآیند فنتون.. 73

2-2-1-3- معایب فرآیند فنتون.. 73

2-3- انواع فرآیندهای فنتون.. 73

1-2-3- فنتون همگن (آهن (II) یا آهن (III)H2O2/). 73

2-2-3- فنتون ناهمگن.. 75

3-2-3- فرآیند شبه فنتون.. 76

3-2-3-1- ضرورت و اهمیت استفاده از روش شبه فنتون.. 76

3-2-4- الکتروفنتون.. 77

5-2-3- فرآیند فتوفنتون (Fe(ΙΙ)/H2O2/UV) 78

3-3- منابع.. 80

فصل چهارم: فرایند اکسیداسیون پیشرفته ازناسیون..86

1-4- ازناسیون.. 83

1-1-4- اثر پارامترهای موثر در فرآیند ازناسیون.. 85

1-1-1-4- تأثیر غلظت ازن.. 85

2-1-1-4- تأثیر pH محلول بر میزان ازناسیون.. 86

3-1-1-4- اثر دما 86

2-4- انواع فرآیندهای ازناسیون.. 87

1-2-4- پرتوهای ماورای بنفش / ازن ((O3 / UV.. 87

2-2-4- ازن زنی کاتالیزوری.. 88

3-2-4- هیدروژن پراکسید / ازن ( O3 / H2O2 ). 89

3-4- منابع.. 90

فصل پنجم: اکسیداسیون پیشرفته فوتوکاتالیستی...96

1-5- فرآیندهای فتوکاتالیستی.. 93

1-1-5- دی اکسید تیتانیوم / هیدروژن پراکسید / پرتوهای ماورای بنفش (TiO2/H2O2/UV). 94

2-1-5- اکسیداسیون فتوکاتالیستی.. 95

1-2-1-5- مکانیسم اکسیداسیون فتوکاتالیستی.. 95

2-2-1-5- اثر پارامترهای مهم در فرآیند فوتوکاتالیستی.. 96

1-2-2-1-5- اثر بارهای فتوکاتالیستی و خصوصیات آنها 96

2-2-2-1-5- تأثیر شدت نور. 97

3-2-2-1-5- اثر مقدار pH محلول.. 98

2-5- انواع فرآیندهای کاتالیستی.. 99

1-2-5- ازناسیون کاتالیزوری.. 99

1-1-2-5- ازناسیون کاتالیزوری همگن.. 99

2-1-2-5- ازناسیون کاتالیزوری ناهمگن.. 100

2-2-5- ازناسیون فوتوکاتالیستی.. 101

3-2-5- دی اکسید تیتانیوم/هیدروژن پراکسید/پرتوهای ماورای بنفش (TiO2/H2O2/UV). 103

3-5- منابع.. 105

فصل ششم: اکسیداسیون پیشرفته الکتروشیمیایی...112

1-6- اکسیداسیون الکتروشیمیایی و فرآیند چند منظوره برای تجزیه ترکیبات آلی.. 109

1-1-6- مقدمه. 109

2-6- تاریخچه الکتروشیمی.. 110

1-2-6- چهار نفر از پیشگامان بزرگ الکتروشیمی.. 110

3-6- اصول و مکانیسم اکسیداسیون الکتروشیمیایی 116

1-3-6- معرفی الکتروشیمی پایه. 113

2-3-6- نرنست و نیروی الکترومغناطیسی.. 115

3-3-6- الکترولیز مستقیم و ترمودینامیک معدنی‌سازی الکتروشیمیایی.. 116

4-3-6- اثر مسمومیت... 118

5-3-6- واکنش انتقال اکسیژن الکتروشیمیایی.. 119

4-6- طراحی واکنش.... 120

5-6- انواع فرآیندهای الکتروشیمیایی.. 125

1-5-6- مسیرهای اکسیداسیون غیر مستقیم.. 125

2-5-6- اکسیداسیون متداول توسط زوج‌های فلزی اکسیداسیون.. 126

3-5-6- الکتروکواگولاسیون.. 128

4-5-6- اکسیداسیون واسطه توسط اکسیدانت شیمیایی تولید شده در محل.. 129

5-5-6- الکتروکلریناسیون آلاینده‌های آلی.. 130

1-5-5-6- مواد آندی و پارامترهای عملکردی الکتروکلریناسیون.. 131

2-5-5-6- تولید آنتی اکسیدان‌های قوی دیگر. 133

3-5-5-6-تولید کاتدی هیدروژن پراکسید.. 134

6-6- شاخص‌های اکسیداسیون الکتروشیمیایی.. 136

1-6-6- بازده جریان.. 136

2-6-6- اکسیداسیون جزئی.. 137

3-6-6- مصرف انرژی خاص.... 138

4-6-6- مدل‌های سینتیکی.. 138

1-4-6-6- معدنی سازی الکتروشیمیایی مواد آلی روی الکترود BDD.. 139

6-6-4-2- رویکرد بهینه‌سازی معدنی‌سازی الکتروشیمیایی بر روی BDD.. 143

7-6- مطابقت پذیری تخریب اکسیداسیون الکتروشیمیایی.. 145

8-6- منابع.. 146

فصل هفتم: اکسیداسیون پیشرفته خورشیدی...154

1-7 فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته خورشیدی.. 151

2-7- انواع فرآیندهای اکسیداسین پیشرفته خورشیدی.. 152

1-2-7- فوتوکاتالیست نوری TiO2. 152

2-2-7- فرایند فوتوفنتون خورشیدی.. 154

3-7- مشکلات فنی سیستم های خورشیدی.. 156

1-3-7- تاسیسات برای فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته خورشیدی.. 156

2-3-7- تصفیه خانه های فوتوکاتالیستی خورشیدی.. 162

4-7- منابع.. 165

فصل هشتم: نمونه‌هایی از کاربردهای اکسیداسیون پیشرفته..172

1-8- اکسیداسیون شبه فنتون فنول با استفاده از یک کاتالیست مس-کیتوزان/ Al2O3 در راکتور ناپیوسته چرخشی   169

1-1-8- مقدمه. 169

2-1-8- آزمایشات... 175

1-2-1-8- آماده‌سازی کاتالیست و مشخصه‌یابی آن.. 175

3-1-8- اکسیداسیون شبه فنتونی محلول آبی فنول.. 176

1-3-1-8- پایلوت انجام واکنش.... 176

4-1-8- روش‌های آنالیز. 178

5-1-8- نتایج و بحث... 179

8-1-5-1- آزمایش شاخص 183

2-5-1-8- آزمایشات فعالیت و پایداری.. 179

3-5-1-8- پدیده عدم فعالیت... 186

4-5-1-8- تاثیر جذب ترکیبات میانی.. 186

5-5-1-8- تاثیر pH اولیه. 187

6-5-1-8- تاثیر بارگذاری مس.... 187

7-5-1-8- تاثیر میزان سرعت جریان مایع.. 188

6-1-8- نتیجه گیری.. 191

2-8 رفع آلودگی از آب با استفاده از فرایندهای فوتوفنتون به کمک یون آهن، آهن معدنی و رس‌های اصلاح شده با آهن   193

1-2-8- مقدمه. 193

2-2-8- کاتالیست‌ها برای فرایند فوتو فنتون ناهمگن.. 196

1-2-2-8- آهن و آهن معدنی.. 196

2-2-2-8- بستر و گونه‌های آهن نشانیده شده. 197

3-2-2-8- گونه‌های آهن نشانیده شده بر روی رس.... 197

3-2-8- مطالعات آزمایشگاهی.. 198

1-3-2-8-کاتالیست‌ها 198

2-3-2-8- Fe-PLICs. 198

3-3-2-8- ژئوتیت... 199

4-3-2-8- آهن صفر ظرفیتی.. 199

4-2-8- مشخصهیابی کاتالیست... 199

5-2-8- آزمایشات فوتوکاتالیست... 200

1-5-2-8- راکتور ناپیوسته بستر متحرک... 200

2-5-2-8- راکتور ناپیوسته همزننده. 200

6-2-8- فعالیت کاتالیستی.. 201

1-6-2-8- استفاده از آهن-رسهای ستونی شده برای تخریب رنگ.... 201

1-1-6-2-8- بررسی عوامل مختلف تاثیرگذار برای حذف آلاینده‌ها 201

2-1-6-2-8- تاثیر اندازه دانه‌های رس مورد استفاده برای آماده‌سازی Fe-PILC.. 204

3-1-6-2-8- تاثیر اسیدیته اولیه بر روی محیط واکنش.... 208

4-1-6-2-8- انتخاب دمای کلسینه کردن مناسب برای رس تبادل یونی شده. 212

3-8- Fe-PILC، ژئوتیت و آهن صفر ظرفیتی در تخریب 2-کلروفنول.. 216

1-3-8- نتیجه گیری.. 221

4-8- مثال‌هایی از اکسیداسیون الکتروشیمیایی در تصفیه پساب... 223

1-4-8- فاضلاب کارخانه روغن زیتون.. 223

2-4-8- شیرابه مرکز دفن (لندفیل). 223

5-8- نمونه‌هایی از اکسیداسیون الکتروشیمیایی برای تجزیه آلودگی‌های پایدار آلی.. 225

1-5-8- علف‌کش کلرومتیل فنوکسی.. 225

2-5-8- استامینوفن (پاراستامول). 225

3-5-8- پرکلرواتیلن.. 226

6-8- پیاده سازی روش اکسیداسیون الکتروشیمیایی در مقیاس بزرگ و تصفیه ترکیبی.. 227

7-8- تصفیه فاضلاب صنعتی با استفاده از فرایند همزمان اکسیداسیون پیشرفته و بیولوژیکی.. 231

8-8- تصفیه ثانویه پساب... 234

9-8- منابع.. 239