Evaluation of advanced oxidation technologies and nanoscale particles for water and groundwater remediation

Abstract

Hidroksil radikallerinin oluşumunu temel alan İleri Oksidasyon Teknolojileri, sudaki ve yeraltısuyundaki bozunması zor bileşiklerin parçalanması için oldukça etkilidir. Son dönemdeki araştırmalar, kirlenmiş yeraltısuyu kaynaklarının in-situ olarak ıslah edilmesi için nanopartiküllerin yeraltına enjekte edilmesinin de yararlı bir teknoloji olduğunu göstermiştir.Bu çalışmanın amacı, yeraltı kirleticilerinden olan fenol ve 2-klorofenolün ileri oksidasyon teknolojileri, nanopartiküller ve hibrid sistemler ile parçalanmasının değerlendirilmesidir. Kullanılan ileri oksidasyon teknolojileri ozon, ultraviyole (UV) ışıması, sesüstü dalgalar ve sono-Fenton proseslerini içermektedir. Nanopartiküller ile yapılan deneyler, hedef kirleticilerin adsorpsiyon kapasitelerinin değerlendirilmesi ve bu partiküllerin sesüstü dalgalar ile birlikte kullanılmasından oluşmaktadır. İleri oksidasyon teknolojileri ve nanopartiküller ile gerçekleşirilen tüm deneyler doldur-boşalt reaktörlerde yapılmış ve pH, ultrasonik frekans, başlangıç kirletici konsantrasyonu, ozon debisi vb. operasyonel parametelerin arıtım hızı üzerindeki etkisi incelenmiştir.Sürekli akış deneyleri nanopartikül çözeltilerinin gözenekli ortamda farklı akış konfigurasyonlarında taşınımını değerlendirmeye odaklanmıştır. Nanopartiküllerin kırınım grafiklerinin reaksiyona girmeyen izleyici grafikleri ile karşılaştırılması, bu partiküllerinin hareketinin, partikül boyutunu ve dolayısıyla taşınımını da kontrol eden konsantrasyondan etkilendiğini göstermektedir.Sonuç olarak, bu çalışma operasyonel parametrelerin optimizasyonu ile özellikle hibrid sistemler kullanıldığında kirlenmiş su ve yeraltısuyundaki fenolik bileşiklerin etkin arıtımının sağlandığını ortaya koymaktadır. Ayrıca, nanopartiküllerin stabilizasyonunun, kirlenmiş su ve yeraltısuyu kaynaklarının in-situ olarak ıslah edilmesi için kullanılmasında kritik bir faktör olduğu gösterilmektedir.

Advanced Oxidation Processes (AOP) that are based on the in-situ generation of hydroxyl radicals in solution are extremely powerful tools for the destruction of recalcitrant compounds in water and groundwater. Recent research has shown that subsurface injection of nanoparticles may also be a viable technology for the in-situ remediation of contaminated groundwater resources.The purpose of this study was to assess the degradability of typical groundwater contaminants, namely phenol and 2-chlorophenol by advanced oxidation processes, nanoparticles and combinations thereof. Advanced oxidation processes investigated were ozonation, UV irradiation, sonolysis, and sono-Fenton process. In the second part of the research, flow-through reactors were used to test the mobility of the selected nanoparticle solutions in porous media under different flow configurations.Continuous flow experiments mainly focused on the assessment of the mobility of nanoparticle solutions in porous media under different flow configurations. Comparison of the nanoparticle breakthrough curves to that of the conservative tracers showed that the transport of nanoparticles is influenced by their concentration, which strongly controls the particle size and hence, their mobility.Overall, this study has demonstrated that phenolic compounds in contaminated water and groundwaters may be effectively destroyed by use of optimized hybrid processes involving Advanced Oxidation Processes and nanoparticles.