جدول۱- ۴- برخی از ویژگیهای فنول
این ماده می تواند در هردو نوع فوتورآکتور بستر سیال ]۱۹[ و بستر ثابت مورد استفاده قرار گیرد که در نوع بسترسیال مزایای چون تماس بیشتر واکنش دهنده و کاتالیست و پتانسیل بیشتر برای رسیدن نور و نیز انتقال جرم و حرارت بیشتری قابل مشاهده است. بخش اصلی فنول که طی این فرایند مورد هجوم قرار گرفته و سبب انهدام آن می­ شود گروه هیدروکسیل چسبیده به حلقه بنزنی است. طی این عمل محصولات حدواسطی چون هیدرو کوئینون^[۲۴]، کاتکول^[۲۵] و پی بنزو کوئینون^[۲۶] گزارش شده است]۲۰[. این واکنش دهنده­ها سرانجام به استیلن، اسید های فلزی، کربن مونواکسید، و کربن­دی­اکسید تبدیل می شوند]۲۱[. بنابر موارد فوق الذکر فنول یکی از مهمترین آلاینده های موجود در پساب های صنعتی بوده که بیش از پیش می بایست مورد توجه قرار گرفته و در پی زدودن آن برآمد.

فصل دوم
مروری بر تحقیقات انجام شده
در این بخش ابتدا خلاصه ای از تحقیقات انجام شده ثبت شده در مقالات مختلف بروی فرایند های فوتوکاتالیستی به صورت خلاصه بیان می شود. نخستین تحقیقی که برای این پدیده ثبت شده است مربوط به رنز^[۲۷] از دانشگاه لوگانو سویس در سال ۱۹۲۱ بود. در این تحقیق تیتانیا در حضور نورخورشید و ترکیبی آلی مثل گلیسرول احیاء شده و اکسید سفید مایل به سیاهی مشابه خاکستری، آبی یا حتی سیاه تولید می کند. او همچنان فهمید که پدیده های مشابهی نیز با ترکیبات دیگری چون CeO₂ ، Nb₂O₅ و Ta₂O₅ می شود]۳۲[.
باور^[۲۸] و پرت^[۲۹] در موسسه فن آوری فدرال سوئیس در سال ۱۹۴۲ نخستین گزارش در مورد رسوب فوتوکاتالیستی نمک نقره را بر روی اکسید و تولید نقره فلزی ارائه دادند. پس از این تاریخ نویسندگان گمان کردند که هردو فرایند اکسایش و احیاء به صورت متوالی درحال انجام خواهد بود]۳۲[.
سه سال پس از کار فوق باور و نویویلر^[۳۰] واکنش های اکسایش و کاهشی را برای تولید پراکسید هیدروژن بر سطح اکسید روی توضیح دادند]۳۲[.
در سالهای دهه ۵۰ میلادی توسعه روش های فوتوکاتالیستی به سمت روی اکسید سوق پیدا کرد، در سال۱۹۵۳ مطالعاتی که موجب سردرگمی در پدیده تولید پراکسید هیدروژن برروی روی اکسید و حذف آلاینده ها با بهره گرفتن از نور فرابنفش بود، مورد مطالعه قرار گرفت. در خلال چنین مطالعاتی کلیه واکنش ها و مکانیسم ها بررسی شده و مشخص شد که در حضور اکسیژن اتمسفر ترکیبات آلی اکسیده می شوند. در خلال این اخیر، واکنش کلی با فنول برای تولید کتکول^[۳۱] مورد هدف بود، که مشخص شد عامل اصلی این کار تولید رادیکال های هیدروکسیل است]۳۲[.
در سال ۱۹۵۸ کندی^[۳۲] و همکارانش در دانشگاه ادینبروخ جذب نوری اکسیژن را برروی تیتانیا به منظور سعی بر فهم بیشتر فرایند فوتوکاتالیستی را مورد مطالعه قرار دادند. آن ها به این نتیجه رسیدند که در اثرانتقال الکترون به اکسیژن که در اثر برانگیختگی نوری است، باعث کاهش اکسیژن جذب شده بر سطح تیتانیا می شود.
جذب نوری اکسیژن بر سطح روی اکسید بوسیله ترنین^[۳۳] و همکاراش در دانشگاه لنینگراد در روسیه در همین سال ها مورد مطالعه قرار گرفت. در کاری بسیار جالب فیلیمونوف^[۳۴] در همان مؤسسه اکسیداسیون فوتوکاتالیستی و تبدیل ایزوپروپانول به استون بر سطح روی اکسید و تیتانیا مورد پژوهش قرار گرفته و به این نتیجه رسیدند که مکانسیم برروی تیتانیا احیاء اکسیژن به آب و در حالی که که احیاء اکسژن بر سطح روی اکسید منجر به تولید آب اکسیژنه می شود]۳۲[.
فرانک^[۳۵] و همکارانش نخستین بار از تیتانیا برای خالص سازی و حذف آلاینده­ها از آب بهره بردند، آن ها عقیده داشتندکه سیانید و سولفیت در اثر اکسیداسیون فوتوکاتالیستی به سیاناتو سولفات اکسیده می شوند. یکی از مهم­ترین این نیمه رسانا­ها روی اکسید بود که مورد مطالعه قرار گرفت]۳۲[.
در زمینه حذف فنول از پساب های صنعتی به یکی از روش­های اکسیدسیون پیشرفته چه در خارج و چه در داخل کشور پژوهش های گسترده ای در سال­های اخیر انجام شده است که در زیر برخی از آن ها خواهد آمد:
شاری^[۳۶] و همکارانش در سال ۲۰۱۲ برای حذف فنول از نانو کامپوزیتی متشکل از CNT/Ce-TiO₂ استفاده کردند که با بهره گرفتن از روش سل-ژل اصلاح شده تهیه شد. در این کار پس از بررسی نسبت­های مناسب از هر کدام از این سه ماده مشخص شد که می توان نانو کامپوزیتی ساخت که با بهبود جداسازی فنول در نور مرئی همراه خواهد بود]۳۳[.
آلنایزی^[۳۷] و همکارانش در سال ۲۰۰۰ جداسازی فنول و دیگر مشتقات آن را تحت فرایند اکسیداسیون پیشرفته بررسی کردند. همه این مطالعات در فوتورآکتور و جریان بسته انجام شد. لامپ فرابنفش مورد استفاده در این آزمایشات از نوع فشار پایین جیوه بود که به صورت محوری درون فوتو رآکتور قرار گرفت. در این کار اثرات غلظت هیدروژن پراکسید، غلظت اولیه فنول، نرخ مولی فنول و هیدروژون پراکسید، pH، و اثرات دما بروی میزان جداسازی فنول بررسی شده است. میزان غلظت بهینه جداسازی فنول در این تحقیق ۱۰۰ تا ۲۵۰ ppm بوده است. pHبهینه برای این کار بین ۴تا ۱۰ بدست آمده است]۳۴[.
چی وانگ^[۳۸]و همکارانش در سال ۲۰۱۲ با بهره گرفتن از سیستم پیوسته ای که همزمان از خاصیت فوتوکاتالیستی و سونولیز استفاده می شد برای جداسازی فنول استفاده کردند. فوتوکاتالیستی که در اینجا استفاده شد عبارت بود از ZnFe2O4/TiO2–GAC که با بهره گرفتن از روش سل- ژل بدست آمد. در این کار مشاهده شد که میزان جداسازی فنول وابسته بهpH محلول اولیه فنول و نمک اضافه شده و نیز میزان گازی است که به محلول تزریق می شد]۳۵[.
بابوپوناسومی^[۳۹]و همکارانش در سال ۲۰۱۱ مطالعاتی را برروی روش های فنتون- الکترو فنتون – سونو الکتروفنتون و فوتو الکترو فنتون و مقایسه آن­ها در جداساز فنول انجام دادند. در این کار آن­ها، اثرات پارامترهای مختلف مانند غلظت هیدروژن پراکسید، غلظت یون آهن، غلظت اولیه محلول فنول و نیز pH محلول را بررسی کردند . نتایج در حضور نور فرابنفش عملکرد بهتری را نشان می­دادند. ترتیب جداسازی به ترتیب با بازدهی بیشتر به کمترمتعلق به فوتوالکتروفنتون- سونوالکتروفنتون- الکتروفنتون- و فنتون بوده است]۳۶[.
صابراحمد^[۴۰]و همکارانش در ۲۰۱۰ در یک مقاله مروری، به بررسی روش زدایش فوتوکاتالیستی ناهمگن فنول از پساب ها پرداخته و ضمن مطالعه و توضیح کامل چگونگی ایجاد فرایند فوتو کاتالیستی به عوامل تاثیر گذار بر این موضوع پرداخته اند بر اساس این پژوهش برمی آید که عواملی چون نوع کاتالیست و ترکیب تشکیل دهنده آن، شدت نور تابشی، مقدار کاتالیست، pH محیط واکنش، نوع حلال، دمای کلسینه شدن و … در جداسازی هرچه بهتر فنول و دیگر مشتقات آن مؤثر است]۳۷[.
پائولاماسا^[۴۱]و همکارانش در سال ۲۰۱۰ اکسیداسیون­ مرطوب کاتالیستی فنول را با بهره گرفتن از کاتالیست CuO/CeO2 مورد مطالعه قرار داده­اند. این کاتالیست با استفاده سل-ژل، همروسوبی و روش احتراقی تولید شده بود. آزمایش ها در یک رآکتور ناپیوسته و در فشار جو انجام گرفته است. دما بین ۶۰ تا ۸۰ درجه سانتی گراد و در طول ۴ ساعت تنظیم شده است. بازدهی این کار براساس گزارش اعلام شده ۶۰ تا ۷۰ درصد بوده است]۳۸[.
مک منمان^[۴۲]و همکارانش در سال ۲۰۱۱ زدایش فنول را با بهره گرفتن از نانو ذرات TiO₂ جفت شده با ZrO₂ که سبب بهبود خواص این کاتالیست می­شد را مورد مطالعه قرار دادند. نانو ذرات استفاده شده در این کار اندازه­ای کمتر از ۱۰ نانو متر داشتند که برای تبدیل نانو ذرات از فاز آناتاز به روتایل آن­ها دردماهای مختلف کلسینه شدند. نور فرابنفش مورد استفاده دارای طول موج ۳۶۵ نانومتر و لامپ مورد استفاده دارای توانی برابر ۴۰ وات بود. در این کار برای اندازه گیری میزان زدایش فنول از دستگاه UV–VIS spectrometer استفاده شده است]۳۹[.
کشیف نعیم^[۴۳]و همکارانش در سال ۲۰۰۸ عوامل مؤثر بر زدایش فنول در محلول­های حاوی TiO₂ را بررسی کردند. در این کار برای بررسی غلظت­های اولیه و نهایی فنول از UV–VIS spectrometer استفاده شده در این کار میزان زدایش ازرابطه­(۲-۱) محاسبه شد:
(۲-۱)
همچنینpH بهینه در این کارتقریبا ۵ بدست آمده است]۴۰[.
در کشور عزیزمان ایران نیز پژوهش گران متعددی با بهره گرفتن از فرآیندهای اکسایش پیشرفته فنول را حذف و یا از مقدار آن در پساب و آب آشامیدنی کاسته­اند که بخشی از آن­ها به قرار زیر است:
رحمانی^[۴۴] و همکارانش در سال ۲۰۰۶ امکان تجزیه فوتوکاتالیستی فنول را با استفاده ازUV،TiO₂ بررسی کردند. در پژوهش فوق الذکر محلول فنول با غلظت ۵۰ ppm در مراحل جداگانه ای در مجاورت هوا، اشعه فرابنفش و تیتانیا و ترکیبی از هر سه روش قرار گرفته و تاثیرات زمان و pH و نیز میزان تیتانیا مورد بررسی قرار گرفت. در این کار بهترین راندمان در pH برابر ۱۱و زمان تماس ۹ ساعت و ۱/۰ گرم تیتانیا در حدود ۸۳% به دست آمد. در زیر بخشی از نمودار های کار شده در این کارآورده شده است]۴۱[.
شکل۲- ۱-تاثیر فرایند های مختلف در زمان های مختلف و ۳= pH
شکل۲- ۲-تاثیر فرایند های مختلف در زمان های مختلف و۷= pH
شکل۲- ۳-تاثیر فرایند های مختلف در زمان های مختلف و ۱۱= pH ]41[
شکوهی^[۴۵] و همکارانش در سال ۲۰۰۹ در یک بررسی آزمایشگاهی روش های مختلف اکسیداسیون پیشرفته را در تجزیه فنول مقایسه کردند. در این تحقیق از یک لامپ فرابنفش ۱۲۵ وات استفاده شده بود. در این پژوهش آزمایش­ها در pH­ های ۵،۷،۹،۱۱ انجام شد و نمونه های جمع آوری شده در دستگاه UV–VIS spectrometer مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش برای تنظیم pH از نیتریک اسید و سدیم هیدروکسید استفاده کرده و نتایج حاصل شده در این پژوهش به قرار زیر است:
روش اکسیداسیون پیشرفته با کاربرد ازن، کارایی بیشتری نسبت به روش پرتو دهی با اشعه فرابنفش در تجزیه فنول دارد.
فنول با روش ازن دهی در pH معادل ۱۱ و با بهره گرفتن از اشعه فرابنفش در pH معادل ۵ قابل تجزیه می باشد.
در هردو روش تجزیه، با افزایش زمان ماند، درصد تجزیه فنول افزایش می یابد.
با افزایش غلظت فنول (بیشتر از ۲۰۰ppm) راندمان جداسازی کاهش می یابد.
فیروز مندان^[۴۶] و همکارانش با بهره گرفتن از نانو کامپوزیت سیلیکا آئروژل- کربن فعال جداسازی فنول را از آب در پایان نامه کارشناسی ارشد خود در سال ۲۰۱۲ بررسی کرده است. در این تحقیق به بررسی آئروژل­های سیلیکاتی که از جمله مواد نانوساختار مزومتخلخل می‌باشند و به دلیل خواصی چون تخلخل بسیار زیاد، چگالی بسیار کم، سطح ویژه‌ی زیاد وسازگاری با محیط زیست، کاربردهای متنوعی دارند پرداخته شده است. پس از سنتز این مواد در نسبت های وزنی ۵/۰ و ۲% وزنی کربن پتانسیل این جاذب‌ها برای جذب فنول از آب مورد بررسی قرار گرفته است. فرایند جذب در دو بخش جذب فنول از محلول‌های غلیظ و جذب از محلول‌های رقیق ارزیابی شده است. نتایج جذب در غلظت‌های بالا بسیار چشم­گیر بود و نشان دادند که ظرفیت جذب نانوکامپوزیت از %۵/۰ به %۸۳/۹ (گرم فنول برگرم جاذب) می‌رسد. در حالی که ظرفیت جذب کربن فعال در شرایط مشابه تنها به %۹۵/۰ (گرم فنول بر گرم جاذب) رسید. در بخش جذب فنول از محلول‌های رقیق، در غلظت اولیهppm200، ظرفیت جذب فنول با سیلیکا آئروژل، کامپوزیت %۵/۰ و کامپوزیت %۲ به ترتیب ۸۷/۱۲، ۳۶/۱۱ و ۳۳/۱۵ (میلی‌گرم بر گرم جاذب) به دست آمده است. این مقادیر، قابل مقایسه با ظرفیت جذب بسیاری از جاذب‌های گزارش شده در مراجع می‌باشد. داده‌های جذب در غلظت‌های پائین با ایزوترم‌های لانگمیر و فروندلیچ مدل شدند و با ایزوترم فروندلیچ تطابق خوبی نشان دادند. سینتیک جذب نیز حاکی از مطابقت داده‌های سینتیکی با مدل شبه درجه دوم بود.
بینش^[۴۷] و همکارانش در پایان نامه کارشناسی ارشد خود در سال ۲۰۱۲ اقدام به جداسازی رنگ قرمز فنول ازآب به کمک نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و اشعه ماوراء بنفش در یک رآکتور فتوکاتالیستی کردند. هدف از این تحقیق، بررسی تأثیر پارامترهای عملیاتی مختلف روی تجزیه فتوکاتالیستی رنگ قرمز فنول با بهره گرفتن از نانو ذرات دی اکسید تیتانیم تحت اشعه ماوراء بنفش در یک رآکتور ناپیوسته دوغابی بود. برای این منظور پس از بررسی سینتیک فرایند، تأثیر چندین پارامتر از جمله سرعت گردش همزن، شدت اشعه ماوراء بنفش، غلظت فتوکاتالیست دی اکسید تیتانیم و شدت هوادهی به روش تک فاکتور مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه به منظور بررسی تأثیر برهم کنش­های پارامترهای فوق و همچنین دستیابی به شرایط بهینه، روش سطح پاسخ توسط نرم افزار طراحی آزمایش مورد استفاده قرار گرفت. در تلاش برای ارائه سینتیک فرایند، یک مدل سینتیکی درجه اول با بهره گرفتن از روش انتگرالی حاصل گردید که با درنظر گرفتن برخی فرضیات از سینتیک لانگ مویر-هینشلوود نیز به این مدل دست یافتند. نتایج حاصل از آزمایش­ها در روش تک فاکتور نشان دادند که با افزایش سرعت گردش در محدوده ۰ تا ۲۰۰ دور بر دقیقه، ضریب انتقال جرم و در نتیجه درصد تجزیه نهایی رنگ قرمز فنول افزایش می یابد؛ با تابش اشعه فرابنفش به محیط واکنش، غلظت محلول رنگ نسبت به حالت عدم حضور اشعه کاهش چشم­گیری یافت. همچنین یک روند خطی برای کاهش غلظت محلول رنگ در شدت اشعه­های ۸ و ۱۶ وات و یک روند سهمی در شدت اشعه ۲۴ وات مشاهده گردید. برای غلظت نانودی اکسید تیتانیوم یک مقدار بهینه برابر با ۴گرم بر لیتر به دست آمده که دلیل وجود این مقدار بهینه تداخل دو عامل مثبت و منفی (افزایش نقاط فعال برروی ذرات کاتالیست و کاهش نفوذ اشعه به دلیل افزایش کدورت محلول) بوده است. همچنین در آزمایش­ها مشاهده شد که تغییر در شدت جریان هوای تزریقی درون محلول برروی غلظت اکسیژن نامحلول در سیستم تاثیر گذاشته و به افزایش بازده فرایند کمک می کند. اما از آنجا که افزایش بازده با افزایش دبی هوا روند بسیار آرامی داشت، این نتیجه حاصل شد که استفاده از سیستم اشباع از اکسیژن روش مناسبی برای دستیابی به بیشترین بازده می باشد. نتایج بدست آمده در روش سطح پاسخ نشان دادند که شدت اشعه ماوراء بنفش و غلظت فتوکاتالیست بر یکدیگر بر هم کنش داشته و نمی توان اثر هر یک را به طور مجزا بررسی نمود. همچنین یک مدل درجه دو برای پیش بینی غلظت نهایی محلول رنگ بر حسب پارامترهای مورد بررسی توسط نرم افزار طراحی آزمایش پیشنهاد گردید، که مقادیر پیش بینی شده از مدل و مقادیر بدست آمده از آزمایش ها برای غلظت نهایی تطابق مناسبی با یکدیگر داشتند. در شرایط بهینه پیشنهادی توسط نرم افزار مقدار غلظت نهایی رنگ قرمز فنول ۳۹/۳ میلی گرم بر لیتر پیش بینی شد که با انجام آزمایش در این شرایط بهینه غلظت نهایی ۸۷/۳ میلی گرم بر لیتر حاصل گردید]۴۲[.
فصل سوم
روش سنتز و انجام آزمایشات
۳-۱- تصفیه پساب و اهمیت آن
زمانی که انقلاب صنعتی در دهه ۱۸۵۰ شروع شد مهندسان و طراحان ابتداً به فکر اجرا، کیفیت و حداکثر تولید بودند و هدف اصلی‌شان تولید بیشتر بود و جنبه‌های زیست محیطی حائز هیچ اهمیتی نبود]۲۰[ و اکنون نیز صنایعی که از مدیریت ضعیفی برخوردار هستند به واسطه آلوده نمودن خاک، آب و هوا موجب زوال منابع زیست محیطی می‌گردند]۲۱[. از این رو فاضلاب­های صنعتی یکی از مسائل زیست محیطی در جوامع انسانی می ‌باشند]۲۰[. در ابتدای قرن بیستم تلاش در جهت تصفیه آب از پیشگیری انتقال بیماری های واگیردار، به تهیه آب غیر سخت و با مواد معدنی کمتر معطوف گردید. سختی­گیری­های آب که از یون­های سدیم جهت جایگزین کردن مواد معدنی سختی زا در آب بهره می جستند و در سال ۱۹۰۳ به بازار معرفی شدند. تئوری تعویض یونی که در آن یون­های بی­ضرر با یون­های ضرردار جایگزین می شوند، تاثیر قابل ملاحظه­ای در صنعت تصفیه آب گذاشته و از آن جهت از بین بردن سرب، جیوه و سایر فلزات سنگین در آب استفاده می شود.
در قرن بیستم میلادی، شهرهای پرجمعیت زیادی در اقصی نقاط جهان شکل گرفتند و این مسئله که این جمعیت در حال رشد حق استفاده از آب خالص و تمیز را دارا می باشند بیش از پیش مورد توجه قرار گرفت.
در اواخر دهه ۱۹۶۰ مشخص گردید که ذرات معلق و پاتوژنها تنها آلودگی های موجود در آب نیستند. پیشرفت­های صنعتی و کشاورزی باعث پدید آمدن مواد شیمیایی مصنوعی بسیاری شده بود که راه خود را به منابع آب، از طریق پساب کارخانجات، نشت مخازن مواد دور ریز صنایع و غیره، باز کرده بودند.
امروزه فیلتراسیون و کلرزنی همچنان اصلی­ترین روش­های تصفیه آب به شمار می­روند. با این حال در طی سال­ها، روش­های دیگری نیز جهت ضدعفونی کردن آب ابداع شده اند . در دهه ۱۹۸۰ میلادی و پس از آن، پیشرفت­های زیادی در ساخت غشاهایی جهت فیلتراسیون به روش اسمز معکوس و یا سایر روش­ها نظیر ازن­زنی و استفاده از UVجهت ضدعفونی آب حاصل شد. این پیشرفت­ها نتیجه کشف پاتوژن­هایی در آب می باشند که نسبت به کلر مقاومند و می­توانند بیماری­هایی نظیر هپاتیت و ورم معده را ایجاد کنند. بدین ترتیب تصفیه آب مهمترین دستاورد بشر در قرن بیستم در جهت حفظ و اعتلای بهداشت عمومی به شمار می رود. بسیاری از روش­های تصفیه آب که امروزه در تصفیه خانه­ها مورد استفاده قرار می گیرند، صدها و گاه هزارها سال است که بکار می روند. با این حال روش­های جدیدتر تصفیه نظیر اسمز معکوس استفاده از کربن فعال و غیره نیز در بسیاری تصفیه خانه های مدرن مورد بهره برداری قرار گرفته اند. چنین روش­های نوینی با کشف آلودگی های جدید و پیچیده تر در آب بیش از پیش مورد توجه قرار خواهندگرفت.
امروزه حکومت­های کشورهای صنعتی و پیشرفته میلیاردها دلار صرف مدیریت پساب­های صنعتی و ابداع روش­هایی جهت تولید ضایعات بی خطر برای محیط زیست می نمایند. بدین ترتیب حفاظت از منابع آب در برابر آلودگی­های بیشتر و پیچیده­تر و استفاده از فناوری­های نو در جهت بهینه نمودن تصفیه آب از دستاوردهای بشر درآینده خواهد بود.
۳-۱-۱- روش فوتوکاتالیستی و تصفیه پساب
استفاده از روش­های فوتوکاتالیستی یکی از مؤثرترین و در عین حال کاراترین روش برای حذف آلاینده­های آلی از پساب­های صنعتی و زدودن این مواد بسیار پر خطر از این گونه آب ها می باشد. استفاده ازمواد مختلفی نظیر اکسیدهای تیتانیم، روی، مس و… نیز ترکیبی از این نیمه رساناها که این خاصیت را دارند بسیار مورد توجه است. از دید تاریخی نخستین بار استفاده از اکسید تیتانیم فوتوکاتالیست توسط فوجی شیما و هوندا برای شکافت نوری مولکول­های آب و تولید اکسیژن و هیدروژن گزارش شده است. دراین کار آن­ها از یک کاتد بی اثر و نوع روتایل اکسید تیتانیم بهره بردند. پس از آن استفاده از این ماده تا مرزهای محیط زیست کشیده شد. فرانک و برد برای نخستین بار از این ماده جهت اکسایش یون­های سیانید و سولفیت تحت نور مرئی استفاده کردند. و پس از آن­ها گزارشی از اینیو و همکارانش جهت کاهش فوتوکاتالیستی کربن دی اکسید به چاپ رسید که درآن از تیتانیم اکسید استفاده شده است. به عنوان بخشی از کارهای انجام شده حذف گروه کربوکسیل از بوتان با بهره گرفتن از این ماده ایزومل و همکارانش گزارش شده که در این کار پیشنهاد شده بود که عامل اصلی در این مکانیسم تولید رادیکال های هیدروکسیل می باشد. امروزه آخرین تحقیقات انجام شده بروی تخریب ترکیبات آلی و مطالعه بروی عوامل و پارامترهای مؤثر بر آن کریچر و برد گزارش شده است]۲۳[.
آلودگی در محیط زیست شامل سه بخش آلودگی های هوا، آب و خاک می باشد. مهم­ترین منبع آلودگی­های آب تخلیه پساب­های صنایع مختلف به محیط زیست می باشد که باعث آلوده شدن آب­های سطحی و زیر زمینی می گردد.
صنایع مختلف از جمله مجتمع­های پتروشیمی، پالایشگاه نفت، صنایع دارویی، کارخانجات تولید آفت کش هاو…. هرکدام به نوبه­ی خود تولید پساب می نمایندکه این پساب ها با توجه به صنعت مربوطه می تواند شامل ترکیبات آروماتیک وهیدروکربنی، نفت، گریس ومواد سازنده آفت­کش­ها وحشره­کش­ها وهمچنین دیگر مواد آلی سمی و خطرناک باشد. باتوجه به گسترش روز افزون صنایع یاد شده در دنیای امروز و بویژه در ایران، حجم تولیدی پساب ایجاد شده توسط آنها روز به روز در حال افزایش می باشد که این پساب­ها با توجه با استاندارد تعیین شده جهت حفاظت از محیط زیست، استفاده در کشاورزی و یا تخلیه به سیستم­های آبی باید به نوعی مورد تصفیه و پالایش قرار گیرند.
قوانین هوای پاک^[۴۸] میزان هیدروکربن­های سنگین (ترکیبات آلی فرار) که ممکن است از یک مجتمع صنعتی منتشر شود را به ۲۵۰ تن در سال محدود می کند. ترکیبات آروماتیک: فنول، بنزن، تولوئن، اتیل بنزن و زایلن که به عنوان مواد آلوده کننده­ پر خطر دسته بندی می شوند و در لیست یکی از ۱۸۹ مواد آلوده کننده پر خطر^[۴۹] محیط زیست قرار گرفته­اند این ترکیبات جزء حلال­های مهم صنعتی می باشند که به کرات در عملیات صنعتی واقع شده و در نواحی آلوده به مقدار زیاد موجود می باشد. سازمان حفاظت محیط زیست ایالت متحده آمریکا^[۵۰] بیان کرده است که ۲۵ درصد از کل تانک­های ذخیره زیرزمینی مواد نفتی مانند بنزین در حال نشت هستند. با توجه به این­که ترکیب شامل مواد آروماتیک از جمله ترکیبات مشترک محصولات و پساب اکثر مجتمع­های پتروشیمی و پالایشگاه­های نفت و گاز می باشد، منبع اصلی این آلودگی­ها نشت بنزین در نتیجه نگهداری ضعیف و ناقص از تانکرهای زیر زمینی و یا پخش سطحی و نشت از لوله­ها می باشد. در واقع بنزین در داخل منافذ غیر اشباع خاک نفوذ می­ کند و از آنجا به سمت آب­های زیر زمینی که منبع تأمین آب آشامیدنی می باشد مهاجرت می کند و باعث آلودگی آنها می شود که بزرگترین خطر آن تهدید سلامتی بشر می باشد، شایان ذکر است که این ترکیبات علاوه بر خطرناک بودن برای انسان می تواند تهدیدی برای زندگی موجودات دریایی باشد.
سازمان حفاظت از محیط زیست ایالت متحده آمریکا، این ترکیبات را به عنوان مواد شیمیایی پر خطر معرفی کرده است که به منطور تخیله­ی بی خطر پساب­ها، نیاز است غلظت این ترکیبات در پساب­ها تا حد مجاز کاهش یابد]۲۴[.
روش­های فیزیکی و شیمیایی مختلفی برای تصفیه پساب­ها و محلول های آبی آلوده به مواد آروماتیک هیدروکربنی وجود دارد که می توان به روش­های بیولوژیکی، تجزیه گرمایی، جذب و دفع، کربن فعال و فرایند اکسیداسیون پیشرفته^[۵۱] اشاره نمود. از جمله روش­هایی که بازده قابل توجهی در جهت حذف و تبدیل مواد آلی به مواد غیر سمی و معدنی دارا می باشد روش اکسیداسیون پیشرفته می باشد که امروزه استفاده از این روش به سرعت گسترش یافته است ]۲۵[. از مهم­ترین فرآیندهای اکسیداسیون پذیرفته شده می توان به کاهش بوسیله نور یا اشعه^[۵۲] و ازناسیون^[۵۳] اشاره نمود. روش اکسیداسیون پیشرفته بر پایه تولید رادیکالهای آزاد فعال مخصوصاً هیدروکسیل می باشد، هیدروکسیل یک عامل اکسیدکننده بسیار قوی است که دارای پتانسیل اکسیداسیون ۳۳/۲ ولت می باشد که همین خاصیت باعث واکنش سریع با اغلب مواد آلی و بسیاری از حل شونده­های معدنی می گردد. باتوجه به هزینه­ های بالای روش اکسیداسیون پیشرفته، روش­های اکسیداسیون شیمیایی به تنهایی از لحاظ اقتصادی کاربردی نمی­باشند و به صورت ترکیبی با سایر روش­ها از جمله تصفیه بیولوژیکی به صورت گسترده جهت کاهش هزینه­ های تصفیه پساب­ها به کار می رود]۲۶[.
روش­های شیمیایی و مخصوصاً روش اکسیداسیون پیشرفته در بازه زمانی بسیار کوتاه­تر از روش های بیولوژیکی فرایند تجزیه را انجام می دهند]۲۷[.