Бул изилдөө, беттик активдүү зат менен топурак жуу sonrasında oluşan жана aynı anda hem толуол hem de жогорку miktarda беттик активдүү зат içeren karmaşık агынды сууyun seçici biçimde arıtılmasına yönelik bir система иштеп чыгат. Temel sorun, гидрофобдук толуолin натрий додецил сульфаты (SDS) мицеллаларinin гидрофобдук çekirdeğinde tutulmasıdır. Bu түзүм толуолi сууda taşınabilir hâle кайтарымrken кычкылдандыруучу радикалlerle temasını da sınırlar. Изилдөөчүлөр bu масса aktarım тоскоолдукini aşmak үчүн ультраүн жана ультракызгылт көк ışığı aynı işi yapan iki энергия kaynторı катары değil, ар башка görevler üstlenen iki bмененşen катары kullanmıştır.

Önerмененn эмгек бөлүштүрүлгөн синергия системасыnde, yani DLSS'de, ультраүнun негизги görevi SDS мицеллаларini акустикалык кавитация yoluyla өтмө катары bozarak içlerinde tutulan толуолi сууlu фазаa açığa çıkarmaktır. UV ışığı болсо персульфатı фотохимиялык катары aktiжана ederek sülfat radikalleri oluşturur. Изилдөөчүлөр bu iki işlevi sırasıyla физикалык масса өткөрүү жана химиялык кычкылдануу катары ayırmaktadır. Optimize edмененn koşullarda система 30 dakika үчүнde %96,7 толуол кетирүүne ulaşmış жана SDS kaybını %3,1'in altında tutmuştur. Buna karşılık SDS başlangıç derişimi %2 болгонуnda yalnızca %0,8 SDS kaybı bildirilmiş, yani болжол менен %99,2 беттик активдүү зат korunmuştur.

Tek энергия булакlı экспериментler iş bölümünün gerekçesini колдойт. UV/PS системанынde персульфат концентрациясы arttıkça толуол ажыроо ылдамдык туруктуусу жүкselmiş; US/PS системанынde болсо aynı персульфат artışına rторmen ылдамдык туруктуусу болжол менен 0,0162–0,0175 dak^-1 aralığında kalmıştır. Bu эмне үчүнle изилдөөчүлөр, söz konuсуу SDS-zengin ortamda ультраүнun anlamlı bir персульфат химиялык aktivatörü катары değil, esas катары мицелла bozucu жана масса өткөрүү artırıcı катары çalıştığı sonucuna ulaşmıştır.

Түркия жагынан yaklашып кетүү; мунай туундуларыyle kirlenmiş zeminlerin беттик активдүү зат kullanılarak yıkandığı iyмененştirme системаlerinde, kullanılan беттик активдүү затnin tek колдонууlık bir химиялык olmaktan çıkarılarak yeniden kullanılabilmesi açжылуулукndan öным tашып кетүүaktadır. Ошентсе да изилдөө лаборатория ölçekli 250 mL синтетикалык системаde, tek hedef булгоочу катары толуол жана tek беттик активдүү зат катары SDS менен ишке ашырылган. Gerçek талаа агынды сууlarındaki çözünmüş organik madde, tuzluluk, metal иондору, birden фазаla hidroкөмүртек, асма катуу maddeler жана tekrar yıkama циклlerinin etkisi өзүнчөca doğrulanmalıdır.

Изилдөөнүн негизги көйгөйү эмне?

Toluen; üretim, depolama жана tашып кетүүa sırasında çстадияye sızabмененn, гидрофобдук түзүмda aromatik bir organik булгоочуdir. Yeraltında toprak жана yeraltı сууyuna geçtiğinde төмөн суу çözünürlüğü эмне үчүнiyle klasik сууyla yıkama ыкмаларiyle kolay uzaklaştırılamaz.

Yüzey aktif madde менен yıkama bu soruna ар башка biçimde yaklaşır. SDS gibi беттик активдүү затler belirli bir derişimin üzerinde мицелла adı маалыматlen түзүмlar oluşturur. Mболсоllerin dış бетi сууyla uyumlu, iç bölümü болсо гидрофобдукtir. Toluen мицеллаin гидрофобдук çekirdeğine girerek görünür çözünürlüğünü artırır жана kirlenmiş ortamdan жуучу сууna taşınabilir.

Бирок булгоочу topraktan uzaklaştırıldıktan sonra yeni bir sorun ortaya çıkar: oluşan жуу агынды суусу hem толуолi hem de büжүк miktarda SDS'yi бирге içerir. Toluenin imha edilmesi gerekirken SDS'nin ekonомдук жана экологиялык açıdan korunup yeniden kullanılması istenir.

Демек системанын aynı anda iki zıt hedefi чыныгыleştirmesi gerekir:

• Toluenin mümkün болгонуnca derin biçimde oksitlenmesi,
• Yıkama işlevi taşıyan SDS'nin mümkün болгонуnca az parçalanması.

Mболсоl түзүмsı эмне үчүн arıtmayı zorlaştırmaktadır?

SDS концентрациясы kritik мицелла derişiminin üzerinde болгонуnda толуол салмакlı катары мицелла çekirdeğine geçmektedir. Bu durum толуолi сууda taşınabilir hâle кайтарымrken aynı zamanda сууlu фазаdaki кычкылдандыруучу радикалlerden физикалык катары kısmen korumaktadır.

Başka bir ifadeyle sorun yalnızca yeterli miktarda кычкылдандыруучу радикал üretmek değildir. Radikal менен hedef molekülün birbirine ulaşması da gerekir.

Изилдөөnın ana hipotezi tam катары bu noktaya dayanmaktadır: химиялык реакция yeterli olsa bменен масса өткөрүү тоскоолдукi çözülmeden жогорку толуол кетирүү sторlanamayabilir.

DLSS эмне маанини билдирет?

DLSS, изилдөөдө kullanılan division-of-labor synergy system ifadesinin kısaltmasıdır. түрк тили катары эмгек бөлүштүрүлгөн синергия системасы şeklinde ачыкlanabilir.

10. sayfadaki Şekil 1'de процесс üç баскычlı bir агым şeklinde gösterilmektedir. İlk bölümde толуолle kirlenmiş toprak SDS kullanılarak yıkanmakta жана толуолin мицеллалар үчүнde bulunduğu karmaşık агынды суу ortaya çıkmaktadır. Orta bölümde ультраүн жана UV/персульфат aynı реакторde fakat ар башка görevlerle изилдөөktadır. Son bölüm болсо arıtılmış агым жана SDS'nin geri kazanılması fikrini көрсөтөт.

İş bölümü şu сүрөтdedir:

• Ultrason: мицеллаларi механикалык катары pertürbe eder жана толуолin сууlu фазаla temasını artırır.
• UV: персульфатı fotoliz ederek sülfat radikalleri üretir.
• Sülfat radikali: açığa çıkan толуолin aromatik түзүмsını tercihli катары oksitler.
• SDS: doymuş aбулаatik zinciri эмне үчүнiyle изилдөө tarafından толуолe göre daha төмөн reaktiviteye sahip kabul edilir жана büжүк катышda korunur.

Ultrason эмне үчүн химиялык aktivatör yerine физикалык жардамcı катары yorumlanmıştır?

Ultrasonik кавитация teorik катары персульфатın parçalanmasına жана radikal oluşumuna katkıda bulunabilir. Бирок изилдөөчүлөр yalnızca teorik mekanizmaya dayanmak yerine UV/PS жана US/PS системаlerinin персульфат dozuna жанаrdiği kinэтика yanıtı karşılaştırmıştır.

UV/PS системанынde персульфат 5–40 mM aralığında artırıldığında 30 dakikalık толуол кетирүү %70,8'den %80,1'e жүкselmiş жана görünür көрүнмө жалган биринчи тартиптеги ылдамдык туруктуусу 0,043'ten 0,056 dak^-1'e çıkmıştır.

US/PS системанынde болсо aynı персульфат aralığında ылдамдык туруктуусу yalnızca 0,0162–0,0175 dak^-1 arasında değişmiş жана en жогорку персульфат dozunda dahi толуол кетирүү %40'ın altında kalmıştır.

Bu fark изилдөөнүн mekanistik yorumunda kritik öнымe sahiptir. Eğer ультраүн bu ortamda күчтүү bir химиялык персульфат aktivatörü olsaydı, daha фазаla персульфатın daha belirgin bir ылдамдык artışı üretmesi beklenirdi. Böyle bir оң bторımlılık görülmediği үчүн изилдөөчүлөр ультраүнun негизги katkжылуулукnı химиялык radikal üretiminden çok физикалык мицелла ажырооsıyla ачыкlamaktadır.

Ultrason мицеллалар üzerinde эмне кылат?

Ultrasonik проб sıvıda жогорку жыштыкlı басым dalgaları oluşturur. Bu dalgalar кавитация kabarcıklarının oluşmasına жана çökmesine эмне үчүн olur. Kabarcık çökmesi sırasında oluşan mikrojetler жана шок dalgaları çстадияde күчтүү fakat yerel гидродинамикалык etkмененr yaratabilir.

DLSS'de bu физикалык күчlerin SDS мицеллаларini үзгүлтүксүз жана kalıcı biçimde yok etmekten ziyade dinamik катары bozduğu же yeniden düzenlediği düşünülmektedir. Böylece мицелла çekirdeğinde tutulan толуолin bir bölümü өтмө катары сууlu фазаa açılır.

Bu yorum түздөн-түз мицелла boyutunun zaman ажыратуу жөндөмүlü өлчөөüyle ырасталган эмес. Изилдөө, мицелла pertürbasyonu mekanizmasını ультраүн кубаты–SDS концентрациясы өз ара аракеттенүүi жана kinэтика натыйжаларdan çıkarmaktadır.

UV ışığı системаde эмне кылат?

UV ışığının görevi персульфатı homolitik катары parçalayarak сульфат радикалы üretmektir:

\[ \mathrm{S_2O_8^{2-} + UV \rightarrow 2SO_4^{\bullet-}} \]

Изилдөөda 254 nm толкун узундугуnda жана 6 W gücünde UV lamba колдонулган. UV/PS экспериментlerinde персульфат miktarı arttıkça ылдамдык туруктуусуnin жүкselmesi, UV'nin bu koşullarda etkili химиялык aktivatör болгону yorumunu колдойт.

Sülfat radikali эмне үчүн толуолi SDS'den daha фазаla oksitlemektedir?

Изилдөөчүлөр seçiciliği молекулярдык reaktivite farkıyla ачыкlamaktadır. Toluen электронca zengin aromatik halka içerirken SDS'nin hidroкөмүртек kısmı салмакlı катары doymuş aбулаatik C–H bторlarından oluşmaktadır.

Изилдөөnın mekanistik алкакsine göre elektrofilik karakterdeki SO₄^•−, толуолin aromatik halkasıyla tek электрон aktarımı yoluyla daha kolay реакцияa girmekte; SDS'nin doymuş alkil zinciriyle реакция болсо daha жай kalmaktadır.

Bu химиялык tercih, физикалык мицелла açılmasıyla birleştirildiğinde системанын негизги seçiciliğini oluşturmaktadır.

Sülfat radikali bu изилдөөдө түздөн-түз ölçülmüş müdür?

Hayır. Bu ажыратуу маанилүүdir. Изилдөө түздөн-түз EPR спектрu же mevcut DLSS koşullarında радикал өчүрүү экспериментi сунбайт.

Изилдөөчүлөр SO₄^•− mekanizmasını daha önce benzer UV/PS системаlerinde чыныгыleştirмененn EPR жана söndürme изилдөөlarına, персульфат fotolizi kimyasına жана mevcut экспериментde gözlenen жогорку SDS сакталууuna dayanarak yorumlamaktadır.

Kaynak ачык biçimde, mevcut DLSS düzeninde түздөн-түз radikal диагнозmlamasının mekanizma ачыкlamasını daha da güçlendireceğini белгилейт. Bu эмне үчүнle “DLSS үчүнde baskın radikal эксперименттик катары түздөн-түз doğrulanmıştır” şeklinde bir натыйжа çıkarılmamalıdır.

Reaktör кантип kurulmuştur?

Deneyler 250 mL çөзгөчөti içeren айнек стакан tipi bir партиялык реакторde түзүмlmıştır. Reaktörde ультраүн пробu, pH пробu, termometre, gaz girişi жана numune alma үчүн beş өзүнчө ачыкlık bulunmaktadır.

Başlangıç толуол derişimi бардык негизги экспериментlerde 5 mM катары ayarlanmıştır. Başlangıç pH'sı 0,1 M H₂SO₄ же 0,1 M NaOH kullanılarak düzenlenmiştir.

Persülfat eklenmesinden sonra çөзгөчөtinin yeterli аралашмаını sторlamak үчүн магниттик аралаштыргыч колдонулган.

Toluenin учması натыйжалары bozmuş болушу мүмкүн mi?

Изилдөөda bu мүмкүнlık өзүнчөca kontrol edilmiştir. Persülfat kullanılmadan жана UV/US kapalıyken чыныгыleştirмененn kontrol экспериментlerinde 30 dakika үчүнde толуол kaybının %4'ün altında болгону аныкталган.

Изилдөөчүлөр bu эмне үчүнle негизги кычкылдануу экспериментlerindeki жогорку кетирүү катышlarının bкислота учуучулукla ачыкlanamayacторını kabul etmektedir.

Ultrason koşulları nelerdir?

Reaktör 20 ± 2 °C'de суу ваннасы үчүнde tutulmuştur. Bu температура kontrolü маанилүүdir; анткени ультраүнik кавитация реакторü жылуулукtabilir жана yalnızca температура artışının kinэтика натыйжаларa karışması istenmemektedir.

Ultrason gücü artırıldığında ne olmuştur?

Birleşik UV/US-PS системанынde ультраүн кубаты 100 W'tan 200 W'a çıkarıldığında, sabit UV gücü 6 W жана персульфат концентрациясы 20 mM koşullarında 30 dakikalık толуол кетирүү %75,9'dan %84,4'e жүкselmiştir.

Aynı koşullarda ылдамдык туруктуусу 0,0476'dan 0,0655 dak^-1'e çıkmıştır.

Изилдөө bu artışı daha жогорку ультраүн кубатыnün daha күчтүү химиялык персульфат aktivasyonu sторlamasına değil, мицеллалар üzerindeki физикалык perturbasyonu жана масса өткөрүүnı artırmasına bторlamaktadır.

Başlangıç pH'sı системаi күчтүү biçimde etkмененmiş midir?

Beklenenden daha az etkмененmiştir. pH 3,0–10,0 aralığında система болжол менен %85 деңгээлinde 30 dakikalık кетирүү korumuştur.

En жогорку ылдамдык туруктуусу pH 3,0 koşulunda 0,072 dak^-1 катары bulunmuştur.

Изилдөөчүлөр zayıf баштапкы pH etkisini, персульфат eklendikten sonra çөзгөчөtinin pH'sının başlangıç баалуулукinden bторımsız катары kısa sürede болжол менен 2,8–3,2 aralığına düşmesiyle ачыкlamaktadır.

Alkalin ortamda сульфат радикалыnin hidroksil radikaline dönüşebмененceği реакция şu сүрөтde маалыматlmiştir:

\[ \mathrm{SO_4^{\bullet-} + H_2O \rightarrow H^+ + SO_4^{2-} + \bullet OH} \]

Kaynak bu реакция үчүн 1,4 × 10⁷ M^-1s^-1 ылдамдык туруктуусу жанаrmektedir.

Жооп бетинин ыкмасы эмне үчүн колдонулган?

Tek faktör экспериментleri bir өзгөрмөin жалпы etkisini көрсөтөт; бирок чыныгы proseslerde өзгөрмөler birbirini etkмененyebilir. Изилдөөчүлөр bu эмне үчүнle SDS концентрациясы, ультраүн кубаты жана персульфат концентрациясыnin yalnızca tek tek değil, өз ара аракеттенүүli etkмененrini de баалооk amacıyla Box–Behnken эксперимент tasarımını kullanmıştır.

Üç өзгөрмө üç seviyede kodlanmış жана üç merkez noktası tekrarı dâhil toplam 15 эксперимент rastgele sırayla ишке ашырылган.

Модельin yanıt өзгөрмөi түздөн-түз кетирүү yüzdesi değil, görünür көрүнмө жалган биринчи тартиптеги толуол ажыроо ылдамдык туруктуусу k₁'dir.

Yanıt бетi модельi ne kadar күчтүүdür?

R² = 0,9956 баалуулукi модельin эксперименттик yanıt өзгөрмөliğinin %99,56'sını ачыкladığını көрсөтөт. Düzeltilmiş R²'nin 0,9877 olması da модельe eklenen terimlerin sonucu yapay biçimde жүкseltmediğine ilişkin olumlu bir işarettir.

17. sayfadaki калдык графlerinde noktalar normal мүмкүнlık doğruсууna болжол менен катары uymakta жана окуучу tipi калдыкların tahmin edмененn маанилерe karşı rastgele dторıldığı görülmektedir. Deneysel жана tahmin edмененn k₁ маанилерi de birbirine yагымn seyretmektedir.

Hangi өзгөрмөler en маанилүү görünmektedir?

Модельde:

• Persülfat derişimi olumlu etkiye sahiptir.
• Ultrason gücü olumlu etkiye sahiptir.
• SDS концентрациясы olumсууz etkiye sahiptir.

SDS концентрациясыnin olumсууz ana etkisi p = 0,0003 катары билдирилген. Bu натыйжа, daha фазаla SDS'nin daha фазаla мицелла жана dolayжылуулукyla толуол үчүн daha күчтүү гидрофобдук koruma oluşturmasıyla түшүндүрүлөт.

Ultrason gücü менен SDS концентрациясы arasında anlamlı өз ара аракеттенүү görülmesi өзгөчөlikle маанилүүdir. Изилдөөчүлөр bu өз ара аракеттенүүi ультраүнun SDS мицеллаларi üzerindeki физикалык etkisine yönelik модель деңгээлinde destek катары yorumlamaktadır.

Ultrason gücü менен персульфат arasındaki sinerji эмне маанини билдирет?

Изилдөөda X₂X₃, yani ультраүн кубаты–персульфат өз ара аракеттенүүi de anlamlı bulunmuştur. Бирок изилдөөчүлөр bunun “ультраүн daha фазаla персульфатı химиялык катары aktiжана ediyor” anlamına gelmediğini өзгөчөlikle vurgulamaktadır.

Yorum şöyledir:

• Daha фазаla персульфат, UV altında daha büжүк SO₄^•− kaynторı sторlar.
• Daha күчтүү ультраүн, мицеллаларden daha фазаla толуолi сууlu фазаa açığa çıkarır.
• Bu iki bторımsız görev aynı anda güçlendiğinde toplam толуол ажыроо ылдамдыкı жүкselir.

Bu эмне үчүнle gözlenen sinerji bir “iş bölümü çarpımı” катары түшүндүрүлөт.

Optimize edilmiş система ne kadar толуол gidermiştir?

Yanıt бетi оптималдаштырууundan sonra DLSS, 30 dakika үчүнde %96,7 толуол кетирүүne ulaşmıştır.

Kaynak, bu баалуулукi mevcut çeşitli толуол кычкылдануу yaklашып кетүүlarıyla салыштырууkta жана жогорку performans катары yorumlamaktadır. Бирок literatürde karşılaştırılan ыкмаларin başlangıç derişimleri, реактор түзүмları, gaz/суюк фаза koşulları жана энергия girdмененri aynı değildir. Демек %96,7 баалуулукi изилдөөнүн kendi эксперименттик koşulları үчүн түздөн-түз geçerli натыйжа катары баалуулукlendirilmelidir.

SDS чыныгыten korunmuş mudur?

Eжанаt; изилдөө үчүнde ölçülen SDS kaybı төмөнtür.

Yüksek SDS концентрациясыnde катышsal SDS kaybının daha төмөн olması ilk bагымta beklenmedik görünebilir. Изилдөөчүлөр bunu, мицеллаden açığa çıkan толуолin oluşan sülfat radikallerinin büжүк bölümünü rekabetçi biçimde tüketmesiyle жана SDS кычкылданууunun ikincil bir yol катары kalmasıyla ачыкlamaktadır.

Korunan SDS'nin yeniden kullanılabildiği түздөн-түз gösterilmiş midir?

Hayır. Bu ажыратуу изилдөөнүн uygulama yorumu açжылуулукndan маанилүүdir.

Kaynak, benzer UV/PS системаlerindeki önceki изилдөөların SDS же Tween 80 çөзгөчөtмененrinin tekrarlı топурак жуу циклlerinde kullanılabildiğini bildirdiğini белгилейт. Бирок mevcut DLSS изилдөөsında geri kazanılan SDS'nin yeni bir топурак жуу циклinde yeniden kullanılması эксперименттик катары түзүмlmamıştır.

Изилдөөчүлөр bu тастыктооyı gelecekte түзүмlacak изилдөө катары ifade etmektedir. Демек mevcut маалымат “SDS химиялык катары büжүк катышda korunmuştur” sonucunu колдойт; “geri kazanılan SDS'nin yıkama etkinliği tekrarlı циклlerde doğrulanmıştır” sonucunu desteklememektedir.

Toluenin ara продуктleri bu изилдөөдө ölçülmüş müdür?

Mevcut экспериментde yeni bir GC-MS же LC-MS ажыроо продуктü талдоосу берилген эмес.

Kaynakta benzaldehit, benzen жана kısa zincirli aldehitler gibi ara продуктler, изилдөө grubunun önceki толуол изилдөөsına atıfla anılmaktadır. Benzer biçimde уулуулук değişimine ilişkin маалыматlen sayılar da başka bir UV/PS изилдөөsına aittir.

Bu эмне үчүнle söz konuсуу ara продуктler жана уулуулук натыйжалары mevcut DLSS экспериментinin түздөн-түз ölçülmüş натыйжалары катары баалуулукlendirilmemelidir.

Изилдөөнүн күчтүү жактары кайсылар?

• Kimyasal кычкылдануу менен физикалык масса өткөрүүnın rolleri ачык biçimde өзүнчөlmıştır.
• UV/PS, US/PS жана birleşik UV/US-PS системаleri салыштырылган.
• Persülfat dozuna маалыматlen kinэтика yanıt, ультраүнun rolünü ayırmak үчүн колдонулган.
• Toluen учуучулукu kontrol экспериментiyle sınanmıştır.
• Gerçek акустикалык кубат kalorimetrik ыкмаle болжол менен катары аныкталган.
• Reaktör sıcaklığı 20 ± 2 °C'de kontrol edilmiştir.
• Toluen GC/FID, SDS болсо өзүнчө spektrofotometrik ыкмаle өлчөнгөн.
• Üç faktörlü Box–Behnken эксперимент tasarımı uygulanmıştır.
• Модельin R², түзөтүлгөн R², CV жана adequate precision маанилерi raporlanmıştır.
• Yüksek толуол кетирүү менен жогорку SDS сакталууu aynı эксперименттик системаde бирге gösterilmiştir.

Изилдөөнүн негизги чектөөлөрү кайсылар?

• Deneyler 250 mL лаборатория ölçekli партиялык реакторde түзүмlmıştır.
• Gerçek toprak жуу агынды суусу yerine kontrollü/синтетикалык çөзгөчөti системаi колдонулган.
• Tek hedef organik булгоочу толуолdir.
• Tek негизги беттик активдүү зат SDS'dir.
• Gerçek агынды сууdaki çözünmüş doğal organik madde, асма катууlar жана çoklu булгоочуler баалуулукlendirilmemiştir.
• Mevcut DLSS системанынde SO₄^•− түздөн-түз EPR же özgül радикал өчүрүү экспериментleriyle диагнозmlanmamıştır.
• Ultrasonun мицелла boyutu же түзүмsı үстүндөгү таасири түздөн-түз DLS, SAXS же benzeri ыкмаларle өлчөнгөн эмес.
• Geri kazanılan SDS'nin yeni топурак жуу циклlerinde performansı ырасталган эмес.
• Mevcut изилдөө үчүнde өзүнчөntılı yeni ажыроо продуктü талдоосу түзүмlmamıştır.
• Toplam organik көмүртек же tam минералдашуу катышı raporlanmamıştır.
• Toluen кетирүүnin ne kadarının CO₂ жана H₂O'ya tam минералдашуу болгону түздөн-түз belirlenmemiştir.
• Arıtılmış сууyun mevcut системаdeki уулуулукsi түздөн-түз өлчөнгөн эмес.
• UV жана ультраүн энергия керектөөne dayalı kWh·m^-3 же giderмененn булгоочу başına энергия талдоосу берилген эмес.
• Persülfat tüketimi жана калдык персульфат miktarına ilişkin tam масса балансы берилген эмес.
• Sülfat oluşumu жана чыгуу сууyundaki toplam ион жүкü экологиялык açıdan өзүнчөntılı баалуулукlendirilmemiştir.
• Kesikli лаборатория системанынden үзгүлтүксүз агымlı талаа реакторüne ölçek чоңойтуу ырасталган эмес.
• Optimize edilmiş RSM koşullarının бардык сандык faktör маанилерi ana metinde ачык biçimde listelenmemiş; өзүнчөntıların ek таблицаlarda болгону белгиленген.

Изилдөө колдогон натыйжалар

• Yüksek SDS içeren ortamda UV/PS, US/PS'den daha күчтүү толуол кычкылданууu sторlamıştır.
• US/PS'de персульфат dozunun artırılması k₁'i belirgin biçimde жүкseltmemiştir.
• Birleşik системаde ультраүн кубатыnün artırılması толуол кетирүү ылдамдыкını жүкseltmiştir.
• Yanıt бетi модельinde SDS концентрациясы k₁ üzerinde olumсууz etki көрсөткөн.
• Ultrason gücü–SDS концентрациясы өз ара аракеттенүүi модель деңгээлinde anlamlıdır.
• Optimize edilmiş DLSS 30 dakikada %96,7 толуол кетирүүne ulaşmıştır.
• SDS'nin en az %96,9'u korunmuştur.
• %2 SDS koşulunda SDS kaybı yalnızca %0,8 катары өлчөнгөн.

Изилдөө далилдебеген натыйжалар

• DLSS'nin бардык беттик активдүү затler үчүн aynı seçiciliği göstereceği kanıtlanmamıştır.
• Bütün aromatik булгоочуlerin толуолle aynı ылдамдыкda uzaklaştırılacторı gösterilmemiştir.
• Gerçek талаа агынды сууyunda %96,7 кетирүү garanti edilmemektedir.
• SDS'nin tekrar yıkama performansı mevcut изилдөөдө ырасталган эмес.
• SO₄^•−'nin mevcut DLSS реакторünde tek baskın radikal болгону түздөн-түз өлчөнгөн эмес.
• Toluenin %96,7'sinin tamamen CO₂ жана H₂O'ya mineralize болгону gösterilmemiştir.
• Çıkış сууyunun toksikolojik катары tamamen коопсуз болгону kanıtlanmamıştır.
• Sistemin ekonомдук açıdan mevcut талаа arıtma технологияlerinden daha ucuz болгону hesaplanmamıştır.
• Ultrason жана UV'nin büжүк ölçekli реакторde aynı sinerjiyi sторlayacторı ырасталган эмес.

Түркия жагынан nerelerde баалуулукlendirмененbilir?

Yaklашып кетүү өзгөчөlikle akaryагымt, solжанаnt же petro-kimya булакlı aromatik булгоочуlerin bulunduğu toprakların беттик активдүү зат destekli yıkama uygulamalarında araştırılabilir. Buradaki potansiyel fayda yalnızca булгоочуyi gidermek değil, yıkama химиялыкını mümkün болгонуnca сактап proses циклine geri döndürmektir.

Бирок Түркия'deki талаа uygulaması үчүн түздөн-түз bu лаборатория маанилерinin kullanılması uygun değildir. Öncelikle чыныгы kirlenmiş талаа жуучу сууnda çözünmüş organikler, sertlik, tuzluluk, doğal organik madde, çoklu BTEX bмененşenleri, май fraksиондору жана toprak kolloidlerinin системаi кантип etkмененdiği sınanmalıdır.

Мындан тышкары UV lambası жана 20 kHz ультраүнun энергия керектөө, персульфат химиялык чыгымi, SDS кайтарып алуу баалуулукi жана oluşabмененcek сульфат жүгү бирге ekonомдук жана экологиялык жашоо цикли açжылуулукndan баалуулукlendirilmelidir.

Изилдөөнүн ыкмасы жана табылгалары

Kullanılan негизги химиялыкlar

Изилдөөчүлөр sodyum персульфатı, potasyum персульфатın daha төмөн çözünürlüğü жана amonyum персульфатın göreli учuculuğu эмне үчүнiyle негизги oksitleyici катары seçmiştir.

Toluen талдоосу

Toluen derişimi түздөн-түз сууlu enjeksион–газ хроматографиясы/жалын иондоштуруу детектору ыкмасыyle өлчөнгөн.

SDS талдоосу

SDS концентрациясы метилен көк ыкмасыyle өлчөнгөн. Anyonik SDS, katyonik метилен көкyle kompleks oluşturmuş жана kompleks хлороформ фазаına ekstrakte edilmiştir. CHCl₃ фазаındaki absorbans 655 nm'de өлчөнгөн.

Persülfatın 40 mM'ye kadar olan derişimlerinin жана beklenen толуол кычкылдануу ara продуктlerinin өлчөөü anlamlı biçimde bozmadığı kontrol экспериментleriyle белгиленген.

Kodlanmış Box–Behnken өзгөрмөi

\[ X_i = \frac{x_i-x_0}{\Delta x_i} \]

Burada x_i чыныгы эксперименттик баалуулукi, x₀ merkez noktasını жана Δx_i faktörün seviye değişimini temsil etmektedir.

Genel ikinci dereceden модель

\[ Y = \beta_0 + \сууm_{i=1}^{3}\beta_iX_i + \сууm_{i=1}^{3}\beta_{ii}X_i^2 + \сууm_{i=1}^{2}\сууm_{j=i+1}^{3}\beta_{ij}X_iX_j \]

Burada Y yanıt өзгөрмөi olan k₁, β₀ sabit terim, β_i doğrusal etkмененr, β_ii ikinci dereceden etkмененr жана β_ij faktörler arası өз ара аракеттенүү katsayılarıdır.

Изилдөөda elde edмененn RSM denklemi

\[ Y = 10^{-2}\left(7.1 - 0.7413X_1 + 0.4187X_2 + 2.43X_3 + 0.2975X_1X_2 + 0.325X_2X_3 - 0.4071X_1^2 - 0.3121X_2^2 - 0.8696X_3^2\right) \]

Burada:

• X₁ = SDS концентрациясы,
• X₂ = ультраүн кубаты,
• X₃ = персульфат концентрациясы,
• Y = k₁, dak^-1.

Denklemde X₁'in doğrusal katsayжылуулукnın терс, X₂ жана өзгөчөlikle X₃'ün katsayılarının оң olması, SDS artışının реакцияu baskıladığı; ультраүн кубаты жана персульфат artışının болсо ылдамдыкlandırdığı эксперименттик eğilimle uyumludur.

Yalancı birinci dereceden kinэтика denklem

\[ \ln\left(\frac{C_t}{C_0}\right)=-k_1t \]

C₀ başlangıç толуол derişimini, C_t t anındaki толуол derişimini жана k₁ görünür көрүнмө жалган биринчи тартиптеги ажыроо ылдамдык туруктуусуni көрсөтөт.

UV менен персульфат aktivasyonu

\[ \mathrm{S_2O_8^{2-}+UV\rightarrow2SO_4^{\bullet-}} \]

Bu реакция, DLSS'nin химиялык üretim motoru катары диагнозmlanan UV bмененşeninin негизгиidir.

Ultrasonla мүмкүн персульфат parçalanması

\[ \mathrm{S_2O_8^{2-}+US\rightarrow2SO_4^{\bullet-}} \]

Kaynak bu реакцияu teorik катары жанаrmektedir; бирок эксперименттик US/PS натыйжаларыnın персульфат dozuna karşı neredeyse sabit kalması эмне үчүнiyle, mevcut сууrfaktan-zengin системаde bu yolun uygulamadaki katkжылуулукnın küçük болгонуnu yorumlamaktadır.

Radikal–персульфат yan реакцияu

\[ \mathrm{SO_4^{\bullet-}+S_2O_8^{2-}\rightarrow SO_4^{2-}+S_2O_8^{\bullet-}} \]

Sülfat radikallerinin rekombinasyonu

\[ \mathrm{SO_4^{\bullet-}+SO_4^{\bullet-}\rightarrow S_2O_8^{2-}} \]

Bu iki реакция, çok жогорку radikal жана oksitleyici koşullarında түшүмsiz tüketim yolları oluşabмененceğini көрсөтөт. Ошентсе да изилдөө, US/PS системанынin төмөн performansını esas катары bu yan реакцияlardan ziyade мицелла булакlı масса өткөрүү тоскоолдукiyle ачыкlamaktadır.

UV/PS эксперимент натыйжалары

US/PS эксперимент натыйжалары

Birleşik UV/US-PS системанынde ультраүн кубаты

Aradaki маанилер графlerde бааланган; булак metni 100 жана 200 W уч noktalarındaki sayıları ачык biçimde жанаrmektedir.

pH etkisi

>En жогорку k₁

Yanıt бетi модельinin teknik баалооsi

15 экспериментlik Box–Behnken tasarımında üç merkez noktası tekrarı saf hata tahmini үчүн колдонулган. Модель p < 0,0001 деңгээлinde anlamlıdır. R² = 0,9956 жана түзөтүлгөн R² = 0,9877 маанилерi arasında sınırlı fark bulunması модельin uyumunun күчтүү болгонуnu көрсөтөт.

CV = %3,59 эксперименттик saçılımın görece төмөн болгонуnu, adequate precision = 34,56 болсо tasarım uzayında модель sinyalinin gürültüye göre жогорку болгонуnu көрсөтөт.

Ошентсе да bu istatistikler модельin incelenen эксперимент aralığı үчүнdeki başarжылуулукnı диагнозmlar. Aynı polinomun ар башка реактор ölçeğinde же ana өзгөрмөlerin эксперимент aralığının dışında güжанаnilir olacторı gösterilmemiştir.

Optimize edilmiş тандоочулук натыйжалары

Enerji жана булак түшүмliliği açжылуулукndan eksik kalan ölçütler

Изилдөөnın “булак koruma” yaklашып кетүүı SDS'nin химиялык катары korunmasına dayanmaktadır. Бирок tam proses sürdürülebilirliğini баалуулукlendirebilmek үчүн aşторıdaki ölçütler берилген эмес:

• UV elektrik энергияsi tüketimi,
• Ultrason elektrik энергияsi tüketimi,
• Giderмененn толуол başına özgül энергия керектөө,
• Persülfat tüketim түшүмi,
• SDS кайтарып алуу жана кайра колдонуу sayжылуулук,
• Toplam химиялык чыгым,
• Reaktör ölçek чоңойтуу түшүмi,
• Karbon ayak izi же жашоо циклин баалоо.

Bu эмне үчүнle изилдөө булак koruyucu bir proses tasarım ilkesi сууnmakta, бирок tam ekonомдук же жашоо цикли üstünlüğünü henüz эсептөөmaktadır.

Булак жана ыкма эскертүүсү

Изилдөөnın tam özgün adı: Sono-photochemical division-of-labor synergy system for selectiжана removal of толуолe and preservation of сууrfactants in flushing wastewater

Авторлор жана doğru sıraları: Bo Zhang; Xiaoguang Duan; Anhua Long; Hui Zhang; Shaobin Wang.

Eş birinci авторlık/eş katkı: Kaynakta belirtilmemiştir.

Sorumlu авторлор: Anhua Long; Hui Zhang; Shaobin Wang.

Sorumlu автор байланыш adresleri: long8124@126.com (Anhua Long); eeng@whu.edu.cn (Hui Zhang); shaobin.wang@adelaide.edu.au (Shaobin Wang).

Kurumsal байланыштар:

• Jiangxi Provincial Key Laboratory of Flexible Electronics, Jiangxi Science and Technology Normal Uniжанаrsity, Nanchang 330013, Jiangxi, Çin.
• School of Chemical Engineering, The Uniжанаrsity of Adelaide, South Australia 5005, Avustralya.
• Department of Environmental Engineering, Wuhan Uniжанаrsity, Wuhan 430079, Hubei, Çin.

Yazar-мекеме eşleştirmesi: Bo Zhang жана Anhua Long — Jiangxi Science and Technology Normal Uniжанаrsity; Xiaoguang Duan жана Shaobin Wang — The Uniжанаrsity of Adelaide; Hui Zhang — Wuhan Uniжанаrsity.

DOI: Изилдөөnın жүкlenen sürümünde DOI ачыкça belirtilmemektedir. Dış bibliyoграф taramada exact-title kaydı üzerinden bторımsız DOI doğrulanamadığı үчүн tahmini DOI eklenmemiştir.

Dergi: Bu sürüm үчүн рецензентli bir dergi же kabul edilmiş nihai dergi sürümü doğrulanamamıştır.

Yayın platformu: SSRN.

SSRN жазуу numarası: 7199761.

Kesin yayın/жазуу tarihi: Yüklenen sürümde ачык biçimde маалыматlmemiş жана erişмененbilir dış bibliyoграф натыйжаларdan bторımsız катары doğrulanamamıştır.

Kaynak türü: Yüzey aktif madde içeren toprak жуу агынды суусуnda ультраүн destekli масса өткөрүү менен UV/персульфат кычкылданууunu birleştiren лаборатория ölçekli эксперименттик çстадия mühendisliği изилдөөsı.

Hakemlik durumu: Изилдөөnın her sayfasında bu изилдөө metninin рецензент баалооsinden geçmediği ачыкça belirtilmektedir. SSRN de Elsevier tarafından preprint жана erken изилдөө platformu катары диагнозmlanmaktadır.

Resmî булак байланышsı:SSRN изилдөө kaydı

Finansman: Jiangxi Provincial Key Laboratory of Flexible Electronics, proje numarası 20242BCC32010. Acknowledgements bölümünde өзүнчөca Jiangxi Province Postgraduate Innovation Program, YC2025-S203 desteği belirtilmektedir.

Çıkar çatışması: Авторлор rekabet eden çıkarlarının bulunmadığını beyan etmiştir.

Veri erişimi: Изилдөөnın табылгаларını destekleyen маалыматlerin makul talep üzerine sorumlu авторdan edinмененbмененceği белгиленген.

Bu түрк тили ачыкlama жүкlenen изилдөөнүн эксперименттик жана bilimsel içeriğine dayanılarak даярдалган. DLSS mekanizma şemaları, UV/PS жана US/PS салыштырууları, ультраүн кубаты жана pH экспериментleri, Box–Behnken tasarımı, ANOVA жана yanıt бетi графleri, толуол кетирүү жана SDS сакталууu натыйжалары бирге бааланган. Dış булакlar yalnızca SSRN'nin preprint niteliğinin bibliyoграф тастыктооsı үчүн kullanılmış; изилдөөнүн эксперименттик натыйжаларыna dış булакlardan yeni performans маалыматsi eklenmemiştir.

Изилдөөnın en маанилүү ыкмаsel чектөөлөрү; чыныгы талаа жуу агынды суусу yerine лаборатория çөзгөчөtisi kullanılması, radikal tпродуктün mevcut DLSS реакторünde түздөн-түз диагнозmlanmaması, мицелла perturbasyonunun түздөн-түз түзүмsal ыкмаларle ölçülmemesi, toplam минералдашуу жана mevcut чыгуу сууyu уулуулукsinin ölçülmemesi, geri kazanılan SDS'nin tekrar yıkama циклinde sınanmaması жана prosesin энергия/ekonomi талдоосуnin түзүмlmamasıdır.

Демек изилдөө, ультраүнun физикалык масса өткөрүү жана UV'nin химиялык персульфат aktivasyonu үчүн өзүнчө görev üstlendiği күчтүү bir лаборатория ölçekli tasarım yaklашып кетүүı көрсөтөт; чыныгы талаа ölçeğinde kesin arıtma başarжылуулук, кайра колдонуу ömrü же ekonомдук üstünlük henüz doğrulanmış değildir.