فرآیند فنتون:

فرآیند­های اکسیداسیون پیشرفته، همواره منجر به تولید رادیکال­های بسیار فعال هیدروکسیل می­گردند که این رادیکال­های بسیار فعال هیدروکسیل می­گردند که این رادیکال، پتانسیل بالایی برای اکسیداسیون ترکیبات آلی دارند. یکی از فرآیندهای اکسیداسیون شیمیایی، فنتون است که در آن، یون آهن به عنوان کاتالیست در یک محیط ایدی با اکسیدان وارد واکنش شده و تولید رادیکال هیدروکسیل می­نماید. این واکنش از نوع واکنش­های اکسایش-احیا می­باشد به این ترتیب که یون فلزی، انتقال یک الکترون را می­پذیرد. کارایی این روش تحت تاثیر عوامل مختلفی از جمله PH، دما، غلظت آهن، پراکسید هیدروژن و زمان واکنش است. تاثیر غلظت­های مختلف سولفات آهن و پراکسید هیدروژن در زمان­های مختلف روی حذف و تصفیه پذیری آن­ها در محلول آبی بسیار مهم است. محلول آبی به صورت میانگین در PH، سه ثابت نگه داشته می­شود. دمای هم باید دمای آزمایشگاهی باشد. آزمایشات نشان دهنده آن است که افزایش در غلظت اکسیدان و کاتالیست، کارایی حذف را افزایش می­ دهد.

ازن:

به تخریبی که توسط ازن صورت بگیرد ازوناسیون گفته می­شود. ازن نسبت به اکسیژن مخرب تر بوده و به میزان کمتری در جو وجود دارد. ازن ویژگی که دارد این است که نسبت به پیوند دوگانه بسیار حساس استو مستقیما به آن پیوند دوگانه حمله می­کند و با آن ترکیب می­شود. بر خلاف اکسیداسیون که هیدروژن فعال در نزدیک پیوند دوگانه را می­کند، ازن آنقدر فعال است که مستقیما به پیوند دوگانه حمله می­کند و ترکیب می­شود و در نهایت از محل پیوند دوگانه ترکیب را به دو قسمت تقسیم می­کند. چون در رابرها، پیوند دوگانه زیادی وجود دارد، این فرآیند می­تواند از قسمت های مختلفی انجام شود و رابر را به زنجیره-های کوتاه تبدیل کند و به همین دلیل بسیار مخرب است. پیوند دوگانه فقط مختص پلیمر ها نیست بلکه حتی ترکیبات کوچک مولکول نیز دارای پیوند دوگانه هستند؛ این ترکیبات هم می­توانند با ازن وارد واکنش شوند.

ابتدا اوزونید طبق شکل زیر تشکیل می­شود سپس در حضور کمی رطوبت این اوزونید شکسته می­شود و در نهایت به آلدهید و کتون تبدیل می­شود که اگر واکنش ادامه پیدا کند و بیشتر اکسایش صورت گیرد، آلدهید به اسید تبدیل می­شود.

تخریب نوری پلیمر ها:

بیشتر پلیمر ها می توانند با فتولیز (تخریب شیمیایی بر اثر تابش نور) تخریب شوند تا وزن مولکولی پایین تری داشته باشند. امواج الکترومغناطیسی با انرژی نور مرئی و یا بالاتر از آن مانند اشعه فرابنفش، اشعه ایکس و اشعه گاما معمولاً در این واکنش ها همکاری می­کنند.

لازمه تخریب نوری در پلیمر ها، جذب انرژی نور یا همان اشعه ماوراء بنفش (UV) توسط گروه­های شیمیایی جاذب ماوراء بنفش موجود در فرمول پلیمر است. به این گروه های جاذب نور کروموفور گفته می­شود. در اثر جذب نور به وسیله ترکیبات کروموفور، رادیکال ها و حالات برانگیخته شکل میگیرد.

در برخی پلیمر ها نظیر پلی اولفینها، پلی امیدهای خطی، پلی دی ان ها، پلی وینیل هالید ها، پلی اکریلیک ها، پلی استایرن، پلی استرهای خطی  و پلی یورتان جذب نور از طریق عوامل کروموفری به شکل ناخالصی رخ می­دهد. در این پلیمرها ناخالصی هایی در انتها و یا طول اصلی پلیمر وجود دارند که ممکن است هنگام پلیمریزاسیون یا فرآیند به وجود آوردن پلیمر وجود داشته باشند. در برخی دیگر از پلیمر ها  نظیر پلی استر های آروماتیکی، پلی فنیلن اکسیدها، پلی کربنات ها و رزین­های فنوکسی ، واحد ها و یا گروه­هایی که بخشی از ساختمان شیمیایی پلیمر را تشکیل می­دهند پرتوهای خورشیدی را مستقیما جذب می­ کنند.

پایدار کننده های نوری:

به طور کلی به سه دسته تقسیم بندی می­شوند:

• سپر های نوری : اجازه رسیدن پرتو های UV به پلیمر را نمی­دهند مثل رنگ ها، پیگمنت­ها.
• جاذب UV : در اثر واکنش و فعل و انفعال های با UV شده و آن را جذب می­کنند مثل مواد فسفرسانس و فلئوروسانس.
• خاموش کننده ها: با پلیمرهای برانگیخته وارد واکنش می­شوند و لذا فرآیند های فتوشیمیایی و فیزیکی را خاموش می­کنند.

در رنگ ها و پیگمنت ها بحث سازگاری و عدم سمیت بسیار مهم و حائز اهمیت است. دوده نیز در پایداری نوری نقش بسزایی دارد. بخاطر حلقه های زیادش، پایدای خوب در ماوراء بنفش وجود دارد. اگر دوده به حالت آمورف و حلقوی باشد، نقش Energy sink را خواهد داشت. به طور مثال پلی اتیلن در عدم حضور دوده، حدود 1.5 سال عمر دادر اما در حضور دوده حتی تا 25 سال عمر می­کند. جاذب های ماوراء بنفش ، خاصیت فلوئوروسانس یا فسفرسانس دارند و نور UV را به نور کمتر تبدیل می­کنند. در ساختار این مواد، حلقه یا پیوند   وجود دارد لذا انرژی را صرف رزونانس می­کنند و مقداری از آن را پس می­دهند. در اثر افزایش حلقه­ها، کارایی افزایش می­یابد.

گرما:

تخریب گرمایی پلیمرها مجموعه ای از واکنش های شیمیایی است که در غیاب اکسیژن یا تشعشع، منجر به افت خواص پلیمری می­شوند. در اثر حرارت و افزایش دما ، ساختار ماکرومولکول دچار ارتعاش شده و در اثر این ارتعاش تغییراتی مشاهده می­گردد . رادیکال های به وجود آمده دراثر ارتعاش پیوند باعث واپلیمریزاسیون در دمای بالا سقف پلیمر می شود. واکنش های تخریبی از نوع گرمایی به دو دلیل زیر رخ می­دهد:

• ماهیت زنجیر های بلند: که امکان شکسته شدن به قطعات کوچکتر و ایجاد واحد های کوچکتر فراهم می­شود.
• نقص های ساختاری : وجود بی نظمی هایی چون ساختارهای سیر نشده ، وجود شاخه های جانبی و گروه های فعال کربونیلی و هیدروپراکسیدی در ساختار پلیمرها ممکن هست لذا این نقص های ساختاری و نقاط ضعف در فرآیند تخریب، نقش مناطق شروع را ایفا می­کنند.

 

اگرچه از نظر نوع تخریب، پلیمرها با یکدیگر تمایز دارند ، اما تخریب حرارتی آن ها در دماهای بالا در سه دسته تقسی بندی می شوند که عبارتند از:

• واکنش های واپلیمریزاسیون : در اثر این نوع واکنش ها پلیمر به نحوی گسسته می­شونتد که اجزایی با وزن مولکولی پایین­تر بدست آیند.
• واکنش های حذفی : اگرچه در این واکنش ها مولکول ها و قطعات با وزن مولکولی که ایجاد می شود اما هیچ گونه شباهتی با ساختمان اولیه پلیمر ندارند.
• واکنش های گروه های استخالفی : در این دسته ، گروه های موجود بر روی زنجیر اصلی به طرزی وارد واکنش می شوند که اسکلت شیمیایی پلیمر حفظ می شود اما ماهیت شیمیایی واحد تکرار دچار تغییر می شود.

تخریب زیستی:

گونه­ای از تخریب است که می­تواند توسط موجودات زنده صورت بگیرد که این موجودات زنده خودشان در دو دسته ماکروارگانیسم ها و میکرو ارگانیسم ها جای می­گیرند. این نوع تخریب بیشتر در مورد پلیمرهای طبیعی مطرح است. در واقع میکروارگانیسم ها آنزیم هایی تولید می­کنند که باعث تخریب پلیمر می­شود. آنزیم­ها ساختار پروتئینی دارند که برای تخریب پلیمرها نقش کاتالیست را بازی می­کنند. بسته به نوع میکرو ارگانیسم شرایط تخریب متفاوت است. مهمترین عامل و پارامتر در این نوع تخریب دما است که باید به گونه­ای باشد که میکروارگانیسم شرایط تخریب متفاوت است. مهم­ترین عامل و پارامتر در این نوع تخریب دما است که باید به گونه­ ای باشد که میکروارگانیسم هتا در آن دما زنده بمانند. مثلا اگر دما خیلی بالا برود باعث تخریب و از بین رفتن آنزیم  ها شده و حتی ممکن است کارایی آنزیم آن را مختل کند. این مواد چون آمینواسید هستند چه به صورت درون مولکولی و چه به صورت بین مولکولی نقش مهمی را ایفا می­کنند. اگر بشود به طریقی مانع از تشکیل پیوند هیدروژنی شد، باعث Denature  شدن آنزیم می­شود. پیوند هیدروژنی بسیار تحت تاثیر PH هست لذا این نوع تخریب به مقدار PH وابسته بوده و فعالیت آنزیم تغییر می­کند. وجود رطوبت نیز  در تخریب زیستی تاثیر گذار است چون رطوبت گاهی برای رشد میکروارگانیسم ها حیاتی و ضروری محسوب می­شود. به طور مثال اگر نانوکلی آبدوست را به پلیمر PLA اضافه شود، جذب رطوبت افزایش یافته و باعث افزایش سرعت تخریب می­شود. عامل ممهم دیگر در این نوع تخریب (بخصوص سیستم­های هوازی) اکسیژن می­باشد. از این تخریب در صنعت بسته بندی مواد غذایی و کارکرد­های پزشکی بخصوص سیستم های رهایش دارو و نخ های بخیه جذبی استفاده می ­شود.

هیدروژن پروکسید:

هیدروژن پروکسید ماده­ای است که برای سالیان طولانی برای کاهش میزان COD در آب های تصفیه خانه ها مورد استفاده قرار می­گیرد. اما هزینه این ماده شیمیایی برای حذف و کاهش COD به نسبت روش های بیوشیمیایی و فیزیکی به نسبت بالااست.

با این وجود شرایط خاصی وجود دارد که استفاده از پراکسید هیدروژن را توجیه می کند. این موارد عبارتند از: پیش هضم پساب‌هایی که حاوی سطوح متوسط ​​تا زیاد ترکیباتی هستند که سمی، بازدارنده یا مقاوم به تصفیه بیولوژیکی هستند (مانند آفت‌کش‌ها، نرم‌کننده‌ها، رزین‌ها، خنک‌کننده‌ها و مواد رنگزا).

صفحات مرتبط: نساجی، ازن ژنراتورهای صنعتی، ضدعفونی فاضلاب