Purificarea Apelor Uzate prin Metode Fotochimice

I. INTRODUCERE

În ultimii 20 de ani am asistat la o creşterea gradului de conştientizare a stării fragile a majoritaţii resurselor planetelor din care face parte şi apa potabilă. În scopul protejarii hidrosferii înpotriva poluarii cu ape uzate se fac mari schimbari în legislaţie, plus la aceasta se fac mari activitaţi educaţionale pentru a schimba mentalitatea populaţiei. La nivel tehnic sunt aplicate două strategii principale de tratare a apei care încep să fie aplicate în mai multe ţări: (1) tratarea chimică a apei potabile poluate şi apele de suprafaţă şi subterane cît şi (2 ) tratarea chimică a apelor uzate care conţin compuşi nonbiodegradabli. Pe cînd eliminarea poluanţilor din apa de băut poate implica doar tehnici adoptate în reglementări guvernamentale, cum ar fi flotarea, filtrarea, sterilizarea şi procedurile de conservare pentru care sunt adăugate chimice.

Tratarea chimică a apelor de suprafaţă şi a apelor subterane contaminate, precum şi a apelor uzate care conţin componenţi toxici sau nonbiodegradabli este parte a unei strategii pe termen lung pentru a îmbunătăţi calitatea resurselor noastre de apă potabilă, prin eliminarea materialelor toxice de origine antropică înainte de eliberarea a apelor uzate în ciclul natural. Apele uzate de origine antropică normale (care nu conţine mari cantitaţi de substanţe toxice) pot fi tratate eficient în staţiile de epurare clasice biologice. Aceste staţii sunt elementare pentru eliminarea poluanţilor şi astfel se stabilesc condiţii de siguranţă a calităţii sanitare a apei deversate. De fapt, ratele de degradare pe cale naturală în majoritatea regiunilor din lume sunt depăşite de cantitatea de deşeuri eliberate. Însă tratarea chimică îndeosebi cu metode catalitice a apelor uzate poat fi aplicate în cazul în care capacitatea staţiilor de epurare biologice nu pot fi adaptate în acord cu creşterea densitaţii populaţiei regionale şi a consumului de apă pe cap de locuitor. Evoluţiile recente în domeniul de tratare chimică a apei au condus la o îmbunătăţire a procedurilor de degradare oxidative a compuşilor organici, aceste evoluţii constau în aplicarea unor metode catalitice şi fotochimice. Aceste metode sunt îndreptate spre o puternica cerere pe piaţă, ele au un impact major asupra proiectării şi construcţiei a noi surse de lumină, reactoare chimice şi pregătirea a noi fotocatalizatori şi sprijinul lor.

Din nefericire, un număr mare de rezultate nu poate fi reproduse, deoarece detalii importante lipsesc din partea experimentală, şi importanţa lor pentru dezvoltarea unei proceduri

de degradare din punct de de vedere tehnic este destul de limitat.

Metodele se bazează în întregime pe reacţii de degradare oxidative, în cazul în care radicalii organici sunt generaţi prin fotoliza substratului organic sau prin reacţia cu radical hidroxil. Acesti radicali intermediari sunt captaţi ulterior de oxigenul molecular dizolvat, care conduce prin intermediul radicalilor peroxi şi peroxizi la o amplificare a procesului de degradare generală şi în cele din urmă pentru a finaliza cu mineralizarea compuşilor organic [1].

II. DEGRADAREA POLUANŢILOR PRIN FOTOLIZA ÎN ULTRAVIOLET

a. Introducerea

Reacţiile de fotooxidare implică excitaţia electronică a substraturilor organice, care în cele mai multe cazuri sunt urmate de un transfer de electroni la oxigenul molecular. Acest transfer are loc concomitent scindarea homolitica a compuşilor organini sub influienta UV şi în cele din urmă are loc interacţiunea radicalilor formaţi cu oxigenul [1].

hν

C C*

C* + O2 C•+ + O2•-

hν

R-X R- + X•

R- + O2 RO2

Probalitatea ca va avea loc o asemenea fotooxidare cu excitarea electronică a substratului organic depinde de absorbţia mediului, randamentul cuantic al procesului, concentraţia oxigenului molecular dizolvat.

Generarea radicalilor prin scindare homolitică a legaturii C-X are loc complementar în cazul în care procesele mediate de degradarea cu radicali hidroxil sunt destul de ineficiente. Halogenii cloruraţi sau floruraţi (freonii) se supun foarte uşor scindarii homolitice la legatura carbon-halogen. Domenii corespunzătoare de excitaţie sunt < 190 nm pentru C-F şi 210 – 230 nm pentru C-Cl. Fotoliza UV a fost utilizată cu success la eliminarea clorurilor aromatice, nitraţilor, fenolilor, halogenilor alifatici şi alte deşeuri periculoase prezente în apă [2].