تجزیه فتوکاتالیستی 4-کلروفنل با استفاده از فرایندهای پرسولفات فعال شده با نانو ذره آهن و هیدروژن پراکسید فعال شده با نانو ذره آهن در حضور امواج فرابنفش: طراحی آزمایش با مدل تاگوچی

4-کلروفنل یکی از ترکیبات سمی خانواده کلروفنل هاست که در پساب فاضلاب های تولید شده در صنایع پتروشیمی، پالایشگاه های نفت، صنایع داروسازی و صنایع فراوری چوب و کاغذ تولید و به منابع آب های سطحی و زیر زمینی وارد می شود. این پژوهش با هدف بررسی امکان استفاده از نانو ذره آهن به منظور فعال سازی اکسیدان های پراکسید هیدروژن و پرسولفات در حضور امواج  UVA-LED به منظور حذف 4-کلروفنل با طراحی آزمایش براساس مدل آماری تاگوچی انجام گرفت. برای انجام این پژوهش از یک راکتور بسته در مقیاس آزمایشگاهی مجهز به 18 لامپ دیودی منتشرکننده امواج فرابنفش با طول موج 390 نانومتر استفاده شد. تاثیر پارامترهای بهره برداری نظیر pH محلول، زمان تماس، غلظت نانو ذره آهن، غلظت پراکسید هیدروژن، غلظت پرسولفات و غلظت اولیه 4-کلروفنل توسط فاکتور تعریف شده 4*4 با استفاده از آرایه ارتئوگونال L-16 مدل تاگوچی مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج حاصل از آنالیز آماری با استفاده از مدل تاگوچی، شرایط بهینه برای حذف 4-کلروفنل در فرایند پرسولفات فعال شده توسط نانوذره آهن در حضور امواج فرابنفش در غلظت اولیه 25 میلی گرم در لیتر 4-کلروفنل، زمان تماس 60 دقیقه، غلظت نانوذره آهن 2 میلی مولار و غلظت پرسولفات 2 میلی مولار تعیین شد. بالاترین کارایی حذف و بالاترین مقدار S/N برای این فرایند به ترتیب 83/51 درصد و 29/34 بود. شرایط بهینه به منظور حذف 4-کلروفنل در فرایند پراکسید هیدروژن فعال شده توسط نانوذره آهن در حضور امواج فرابنفش در غلظت اولیه 4-کلروفنل 25 میلی گرم در لیتر، زمان تماس 30 دقیقه، غلظت نانوذره آهن 1 میلی مولار و غلظت پراکسید هیدروژن برابر با 75/0 میلی مولار بود که بالاترین کارایی حذف و بالاترین مقدار S/N  برای این فرایند به ترتیب 76/81 درصد و 25/38 حاصل شد. با توجه به این که در شرایط اسیدی، افزایش شکل فعال کاتالیزگر (آهن دو ظرفیتی) سبب فعال شدن بهتر و بیشتر اکسیدکننده ها (رادیکال هیدروکسید و رادیکال سولفات) می شود، در نتیجه کارایی فرایندها در این شرایط بهتر بوده است. نتایج این پژوهش نشان داد که فرایند فعال سازی پراکسید هیدروژن با نانو ذرات آهن در حضور امواج فرابنفش به دلیل راندمان بالای حذف، زمان تماس کم و کمترین استفاده از ماده اکسیدان می تواند به عنوان یک روش قابل قبول برای حذف 4-کلروفنل و سایر آلاینده های آلی از محیط های آبی مورد استفاده قرار گیرد.