تجزيه روغن‌هاي آسكارل (PCB170 و PCB153) با استفاده از پرتو ميكروويو و تلفيق همزمان H2O2/Tio2

Decomposition of Transformer Oil (PCB153 and PCB170) Using Microwave Radiation and Combined Tio2/H2O2

مقدمه: تركيب‌هاي بي‌فنيل‌هاي چند كلره (PCBS) از جمله آلاينده‌هاي خطرناك شغلي و محيطي است. اين مواد جزو يكي از دوازده گروه تركيبات آلي پايدار محسوب مي‌گردند كه چالش‌هاي شغلي و زيست‌محيطي عمده‌اي را ايجاد مي‌كند. اين تركيب‌ها اثرات بهداشتي مختلفي را با توجه به راه ورود، جنس، سن، غلظت و سطح مواجهه ايجاد مي‌كند. هدف از اين مطالعه، تجزيه روغن‌هاي آسكارل با استفاده از پرتوهاي ميكروويو و تلفيق TiO2/H2O2 جهت كاهش مواجهه كارگران مي‌باشد. روش‌ها: بررسي حاضر مطالعه تجربي آزمايشگاهي بود كه در دانشگاه تربيت‌مدرس در ماه‌هاي خرداد تا شهريور 1390 انجام شد. راكتور مورد استفاده يك بالن ژوژه پيركس ته پهن cc 250 بود كه به وسيله يك لوله رابط از طريق منفذي كه در بالاي ميكروويو قرار داشت به يك كندانسور ارتباط پيدا مي‌كرد. دستگاه ميكروويو با فركانس 2450 مگاهرتز و توان خروجي 900 وات بود. توان پرتو در محدوده 540، 720 و 900 وات مورد استفاده قرار گرفت. pH نمونه‌ها و دما به طور مداوم پايش شد. آزمايش‌ها به صورت سه بار تكرار گرديد و نتايج، ميانگين سه بار تكرار مي‌باشد. روغن‌هاي آسكارل با استفاده از دستگاه GC-ECD مورد آناليز قرار گرفت. سپس داده‌ها وارد نرم‌افزار 16SPSS گرديد و با استفاده از تحليل واريانس با اندازه‌گيري‌هاي مكرر و آزمون آماري t-test تجزيه و تحليل شد و P كمتر از 05/0 معني‌دار تلقي گرديد. يافته‌ها: ميانگين تجزيه براي مجموع PCBها بر حسب توان پرتو ميكروويو با 540، 720 و 900 وات به ترتيب 25/84، 81/88 و 84/95 بود. ميانگين تجزيه براي مجموع PCB‌ها بر حسب نسبت حلال مورد استفاده به روغن آسكارل به ميزان 1:1، 2:1 و 3:1 به ترتيب 82/53، 06/79 و 95/94 بود. ميانگين تجزيه بر حسب عدم استفاده و به كارگيري H2O2 به ميزان 10 درصد و 20 درصد به ترتيب 9/70، 65/84 و 91/88 بود. ميانگين تجزيه بر حسب عدم استفاده و به كارگيريTio2 با نسبت 05/0، 10/0، 15/0 و 20/0 گرم به ترتيب 9/70، 53/76، 32/77، 10/79 و 19/80 بود. ميانگين تجزيه بر حسب عدم استفاده و به كارگيري همزمان H2O2 به ميزان 10 درصد و TiO2 با نسبت 05/0، 10/0، 15/0 و 20/0 گرم به ترتيب 9/70، 3/89، 18/91، 17/92 و 16/93 بود. همچنين ميانگين تجزيه بر حسب عدم استفاده و به كارگيري همزمان H2O2 به ميزان 20 درصد و TiO2 با نسبت‌هاي 05/0، 10/0، 15/0 و 20/0 گرم به ترتيب 9/70، 95/93، 95/94، 84/ 95 و 22/97 بود. نتيجه‌گيري: نتايج تحقيق روي تركيب‌هاي PCB با استفاده از پرتوهاي ميكروويو در حضور حلال اتانول و اكسيدكننده قوي H2O2 و كاتاليزور TiO2 منجر به تجزيه يا كاهش ميزان PCB‌ در روغن ترانسفورمر ‌شد. در واقع با افزايش مقدار اتانول ميزان توليد راديكال هيدروكسيل افزايش يافت و موجب كلرزدايي بيشتر مولكول PCB گرديد. همچنين ميزان تجزيه PCB با افزايش غلظت H2O2 و ازدياد نسبت TiO2 افزايش يافت.

Background: polychlorinated biphenyls (PCBs) are occupational and environmental pollutants and hazardous organic compounds that have created major environmental and occupational challenges. PCB compounds have different health effects in humans depending on sex, age, route of entry, intensity, and frequency of exposure. This study was conducted to determine the effect of microwave rays, hydrogen peroxide, Tio2, catalyst and ethanol on the composition of PCBs in order to reduce occupational exposure. Methods: This was an experimental study carried out in the laboratory of Tarbiat Modares University between May and September 2011. This experiment used a MW oven, Pyrex vessel reactor (250 ml volume), Pyrex tube connector and condensing system. A 900 W domestic MW oven with a fixed frequency of 2450 MHZ was used to provide MW irradiation. Ray powers of 540, 720 and 900 W were used. A hole was pierced in the top portion of the oven and the Pyrex vessel reactor was connected with the Pyrex tube connector. PH and temperature was continuously monitored. The experiments were performed in triplicates and the results are presented as mean concentrations. The PCBs were analyzed by GC-ECD. Then, data were analyzed by SPSS software version16 ، ANOVA with repeated measurements, and t-test, and P < 0.05 was significant. Findings: The mean degradation of total PCBs in terms of microwave ray power of 540, 720 and 900 W was 84.25%, 88.81%, and 95.84% respectively. The mean degradation of total PCBs in terms of ratio of solvent to askarel oil of 1:1, 2:1 and 3:1 was 53.82%, 79.06%, and 94.95% respectively. The mean degradation of total PCBs in terms of lack of usage of H2O2 and usage of 10% and 20% of H2O2was 70.9%, 84.65% and 88.91% respectively. The mean degradation of total PCBs in terms of lack of usage of Tio2 and usage of 0.05, 0.1, 0.15 and 0.2 g of Tio2 was 70.9%, 76.53%, 77.32%, 79.10%, and 80.19% respectively. The mean degradation of total PCBs in terms of lack of usage of H2O2/ Tio2 and the simultaneous usage of 10% of H2O2 and 0.05, 0.1, 0.15, and 0.2 g of Tio2 was 70.9%, 89.3%, 91.18%, 92.17%, and 93.16% respectively. The mean degradation of total PCBs in terms of lack of usage of H2O2/Tio2 and simultaneous usage of 20% of H2O2 and 0.05, 0.1, 0.15, and 0.2 g of Tio2 was 70.9, 93.95%, 94.95%, 95.84%, and 97.22% respectively. Conclusion: The results of these experiments showed that using microwave rays, H2O2 oxidant and Tio2 catalyst lead to an efficient degradation of PCBS only in the presence of ethanol. Increasing the concentration of ethanol should increase the generation rate of hydroxyl radical, and thus the oxidation and dechlorination of the PCBs. The degradation rate of PCBs increased with increasing of the concentration of H202 and amount of Tio2.