Un'applicazione del processo di ossidazione avanzato sul trattamento delle acque reflue oleose grezze industriali

Oct 18, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 3420 (2023) Citare questo articolo

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Il processo di ossidazione avanzata, tramite processo di ossidazione fotocatalitica, è stato dimostrato in questo studio come una delle tecniche promettenti di trattamento simulato delle acque reflue oleose. Sono stati studiati diversi fattori efficaci come la concentrazione iniziale di olio, la dose di catalizzatore, la velocità di agitazione (rpm), il valore del pH e la dose di perossido di idrogeno (H2O2) che influenzano la velocità di degradazione fotocatalitica delle acque reflue oleose. Il catalizzatore utilizzato in questo lavoro è stato il biossido di titanio (TiO2). La solubilità dell'olio in acqua è stata aumentata utilizzando un emulsionante. I risultati hanno indicato che il processo di ossidazione fotocatalitica ha una buona percentuale di rimozione dell'olio dalle acque reflue oleose raggiunta al 98,43% con parametri operativi ottimali di concentrazione iniziale di olio di 1 g/L, 850 giri/min, 8 pH, 3 mL di H2O2 e 1,5 g/L di TiO2 dopo 40 minuti di tempo di irradiazione. La reazione di degradazione segue una cinetica del primo ordine con un coefficiente di correlazione (R2) del 93,7%. Infine, l'applicazione dei processi di ossidazione fotocatalitica a questi parametri operativi ottimali su acque reflue industriali oleose raccolte da un flusso effluente di Ras Shukair a Red See fornito dalla Asuit Petrochemical Company è stata effettuata in Egitto. I risultati hanno mostrato che la migliore rimozione dell'olio (99%) è stata ottenuta dopo l'aggiunta di 3 ml di H2O2 in un tempo di reazione di 40 minuti rispetto a senza l'aggiunta di H2O2.

I recenti aumenti dell’attività umana a livello dei settori domestici1, agricolo2 e municipale3 hanno comportato un aumento dei contaminanti organici negli impianti di trattamento delle acque reflue, che provoca uno scarico nei corpi idrici che non soddisfa i criteri di sicurezza e ambientali. A causa della sua pericolosità, le acque reflue contaminate con olio possono effettivamente danneggiare l’ambiente. Con la necessità di più stazioni di servizio per servire il crescente numero di automobili, è cresciuta anche la percentuale di effluenti inquinati da diesel/gasolio provenienti da queste strutture. Gli esseri umani che utilizzano diesel o gasolio possono avere irritazioni alla pelle e agli occhi, tuttavia ulteriori impatti non sono stati ben studiati4. Il diesel è una sostanza tossica poiché contiene idrocarburi policiclici aromatici (IPA), che possono provocare il cancro nell'uomo e sono dannosi per la salute umana5. Per il deflusso degli effluenti oleosi nelle acque superficiali o nei sistemi fognari sono stati creati standard e regolamenti. Queste leggi possono differire da una nazione all'altra e anche all'interno di una nazione.

La necessità del trattamento delle acque reflue è dettata dall’aumento globale del rilascio di acque reflue scivolose, da controlli rigorosi per il rilascio degli zampilli e dalla spinta costante al riutilizzo delle acque reflue trattate. La scelta dei metodi di trattamento delle acque reflue lisce è influenzata da fattori quali la composizione delle acque reflue, le sfide amministrative, i prezzi, l'efficacia del trattamento e l'uso finale delle acque reflue6. Le tecniche convenzionali per il trattamento delle acque reflue oleose comprendono la flottazione con aria disciolta, l'emulsificazione, la coagulazione chimica, la separazione per gravità, la flocculazione, la sedimentazione e il trattamento biologico7. Tuttavia, questi metodi richiedono lunghi tempi di sedimentazione, un vasto spazio sul terreno e comportano gravi problemi di gestione dei fanghi8. I fanghi prodotti dovranno essere trattati con nuovi metodi come l’aggiunta di nanoparticelle per produrre biogas dai fanghi9, quindi, in base alla qualità dell’acqua naturale e alla carenza di acqua pulita, è necessario lo sviluppo di tecnologie e trattamenti economici delle acque reflue.

Tuttavia, è difficile mettere insieme un unico metodo o procedura per soddisfare le limitazioni richieste per il deflusso a causa della complessità del contenuto organico delle acque reflue oleose. A questo proposito, i ricercatori lavorano continuamente per creare una strategia terapeutica di successo. Sono stati studiati processi di ossidazione avanzata (AOP), un'alternativa ai metodi di trattamento tradizionali, per il trattamento delle acque reflue contaminate da oli. Intermedi altamente reattivi, come i radicali idrossilici (HO·), i radicali solfato, O2–·, H2O2 e O3 vengono utilizzati negli AOP per danneggiare e mineralizzare i contaminanti organici nelle acque reflue mediante processi di ossidazione10. Queste forme di ossigeno sono responsabili dell'ossidazione e della riduzione dei composti attaccati alla superficie del catalizzatore. Il meccanismo principale nei processi di trattamento radicale AOP basati sugli UV è l'uso della luce ultravioletta per avviare la generazione di radicali idrossilici mediante fotolisi diretta del perossido di idrogeno (H2O2), reazioni foto-Fenton o fotocatalisi eterogenea. Per il trattamento dell'acqua potabile e gli impianti per il riutilizzo dell'acqua sono state stabilite e avviate le sue tecnologie. Inoltre, scienziati e ricercatori che lavorano nel campo dell’ambiente sono costantemente alla ricerca di una serie di AOP, compresi quelli legati al trattamento elettrochimico, all’utilizzo del fascio di elettroni, al plasma, alle microonde e agli ultrasuoni. Tali processi includono processi omogenei ed eterogenei che possono essere inclusi dalla luce UV per potenziare la reazione. Questa luce UV può provenire dalla luce solare naturale o da una lampada artificiale simulata. I processi omogenei come il reagente di Fenton, H2O2 e ozono e la fotocatalisi eterogenea utilizzano semiconduttori come TiO2, Fe2O3, CdS, GaP, ZnS e ZnO11.