Treatment of water contaminated with dimethyl phthalate by Fenton, Photo-Fenton and UV/H₂O₂ processes

(2002) Treatment of water contaminated with dimethyl phthalate by Fenton, Photo-Fenton and UV/H₂O₂ processes. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.


Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

أظهرت هذه الدراسة بأنه لا يمكن معالجة المياه الملوثة بمادة الدايميثايل فثاليت (DMP) باستخدام مركب بروكسيد الهيدروجين المؤكسدة فقط بينما نجحت طريقة فنتون (Fe²⁺/ H₂O₂) بإزالة مادة الفثاليت من الماء النقي ولم تنج في ذلك عندما كان الماء ملوثاً بمادة كحول الميثانول . ويبدو أن التفاعل باستخدام طريقة الفنتون كان من الدرجة الأولى . كما أثبتت الدراسة أن زيادة تركيز المادة الحافزة (Fe²⁺) زاد من فعالية طريقة الفنتون في إزالة مادة الفثاليت بينما وجد أن زيادة تركيز مركب بروكسيد الهيدروجين (H₂O₂) لم يؤد دائماً إلى زيادة في الفعالية . وكان لتأثير درجة حموضة السائل ودرجة حرارته أكبر الأثر في تحديد فعالية طريقة الفنتون على إزالة المادة العضوية . فقد وجد أن درجة حموضة بين 3 و 4 درجة حرارة عالية تؤديان إلى زيادة في فعالية طريقة الفنتون . كما أن استخدام الأشعة فوق بنفسجية قد أدى إلى تحسن كبير في قدرة طريقة الفنتون على معالجة المياه الملوثة بمادة الفثاليت سواء أكانت هذه المياه نقية أو ملوثة أصلاً بمادة كحول الميثانول . كما أظهرت هذه الدراسة نجاح طريقة الأشعة فوق بنفسجية مع مركب بروكسيد الهيدروجين المؤكسد (UV/H₂O₂) في معالجة المياه الملوثة بمادة الدايميثايل فثاليت وتفوقها على طريقة الفنتون وذلك لعدم تأثرها كثيراً بدرجة حموضة السائل أو لوجود مادة كحول الميثانول . كما أثبتت الدراسة أن استخدام الأشعة فوق بنفسجية فقط كان كفيلاً بإزالة المادة العضوية الملوثة جزئياً . ويبدو أن التفاعل باستخدام طريقة (UV/H₂O₂) كان أيضاً من الدرجة الأولى مثل طريقة الفنتون . وقد بينت التجارب أن زيادة تركيز مادة الفثاليت المراد إزالتها بالطرق السالفة الذكر أثر سلباً على فعالية هذه الطرق في معالجة المياه من المادة العضوية . كما بينت التجارب أيضاً أن فشل طريقة الفنتون في إزالة مادة الفثاليت من المياه الجوفية بينما نجحت طريقة (UV/H₂O₂) بانخفاض بسيط في الفعالية .

English Abstract

This study showed that the application of hydrogen peroxide (H₂O₂) alone was not sufficient to oxidize Dimethyl phthalate (DMP) in water. Fenton process was found to be effective in removing DMP from pure water and seemed to follow a pseudo-first order reaction, however, it did not show any removal of DMP when the water was spiked with appreciable amount of methanol. The results indicated that increasing the concentration of Fe²⁺ caused an increase in the removal od DMP from pure water by Fenton process, while, increasing the initial concentration of H₂O₂, did not always lead to improving the efficiency of the Fenton process. A high temperature and a pH value of 3 to 4 were found to be best for achieving an efficient removal of DMP from pure water. The study also showed that DMP could be partially degraded by direct photolysis (i.e. UV light only), and that a great enhancement of the removal efficiency was achieved when the action of UV light was combined with the action of Fenton's reagent (i.e. photo-Fenton). On the other hand, the UV/H₂O₂ process was found to be effective in removing DMP from the pure and methanol-spiked water and the DMP removal seemed to be a pseudo first-order reaction. Similar to Fenton, the high temperature and low pH resulted in enhancing the removal efficiency of DMP by the UV/H₂O₂ process. Lower removal rate of DMP was observed when the initial concentration of DMP (i.e. DMPi) was increased. It was concluded that an optimum molar ratio between DMP, H₂O₂ and Fe²⁺ must be determined in order to obtain the best removal efficiency. The efficiency of Fenton process dropped down drastically when DMP was spiked into local groundwater rather than pure water. However, the efficiency of UV/H₂O₂ dropped only slightly under the same conditions. Due to its many advantages, UV/H₂O₂ process was selected in this study to be the suitable oxidation process for the removal of DMP from water. The optimum conditions required to reach a considerable treatment efficiency of more than 97% of the 0.1 mM DMP at neutral pH value, were: H₂O₂ of 2.0 mM; UV exposure time of 30.6 minutes; and temperature of 33.6 C.

Item Type: Thesis (PhD)
Subjects: Civil Engineering
Department: College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor: Al-Ahmadi, Hasan M.
Committee Members: Al-Arfaj, A. R. and Almojel, Abdullah I. and Allayla, Rashid I. and Abulikbash, Abdullah
Depositing User: Mr. Admin Admin
Date Deposited: 22 Jun 2008 14:04
Last Modified: 01 Nov 2019 14:00