Journal of Environmental Health Science and Engineering

Các hạt vật chất có tác động tiêu cực đến sức khỏe con người, môi trường và kinh tế. Chất ô nhiễm này có thể phát sinh từ các nguồn gốc nhân tạo hoặc tự nhiên. Trên quy mô toàn cầu, phần lớn lượng vật chất hạt tự nhiên phát tán vào khí quyển do xói mòn đất gió từ các khu vực khô hạn và bán khô hạn. Gần đây, lượng bụi từ các nước Ả Rập đã tăng mạnh, đặc biệt là các cơn bão bụi ảnh hưởng đến các khu vực phía tây và thậm chí là trung tâm Iran. Hiện tượng này đã gây ra nhiều vấn đề môi trường. Xác định nguồn gốc bụi và mô phỏng quỹ đạo bằng các kỹ thuật số là những mục tiêu chính của nghiên cứu này. Mô hình HYSPLIT (Mô hình quỹ đạo tích hợp Lagrangian cho một hạt) và mô-đun bụi được sử dụng trong nghiên cứu này và hai nghiên cứu điển hình được điều tra (vào tháng 5 và tháng 6 năm 2010). Cơ sở của mô-đun bụi HYSPLIT là thuật toán phát thải bão bụi PM₁₀ cho đất sa mạc. Phương pháp này được áp dụng để ước tính các điểm nóng và các quỹ đạo. Theo các kết quả, các cơn bão bụi bắt đầu vào ngày 17 tháng 5 và 7 tháng 6 do sự cắt gió cao (>8,5 m/s) từ sa mạc Syria phía tây. Khu vực nguồn bị giới hạn trong tọa độ từ 32.50 °N đến 33.80 °N và 38.00 °E đến 38.80 °E. Các luồng bụi đã được nâng lên và phân tán về phía đông và đông nam từ nguồn gốc và đã đến Ahvaz vào ngày 18 tháng 5 và 8 tháng 6. Nồng độ trung bình PM10 vào những ngày này đạt lần lượt 625 và 494 μg m 3 tại các trạm giám sát ở Ahvaz. Hơn nữa, các kết quả thu được từ mô hình mô phỏng chuyển động bụi tương tự như hình ảnh vệ tinh MODIS.

Trong nghiên cứu này, các hạt nano TiO₂ được dop Fe(III) đã được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel với hai tỷ lệ nguyên tử Fe/Ti, 0,006 và 0,034%. Sau đó, hoạt tính quang xúc tác của chúng đã được nghiên cứu trên sự phân hủy phenol dưới sự chiếu xạ UV (<380 nm) và ánh sáng nhìn thấy (>380 nm). Kết quả cho thấy rằng ở tỷ lệ nguyên tử Fe so với Ti phù hợp (% 0,034), hoạt tính quang xúc tác của các hạt nano TiO₂ dop Fe(III) đã tăng. Bên cạnh đó, ảnh hưởng của các tham số vận hành khác nhau đối với sự phân hủy quang xúc tác, như pH, nồng độ ban đầu của phenol và lượng xúc tác đã được kiểm tra và tối ưu hóa. Tại tất cả các nồng độ ban đầu khác nhau, hiệu suất phân hủy cao nhất xảy ra ở pH = 3 và liều lượng TiO₂ dop Fe(III) 0,5 g/L. Khi nồng độ phenol ban đầu tăng lên, hiệu suất phân hủy quang xúc tác giảm. Hoạt tính quang của TiO₂ dop Fe(III) dưới ánh sáng UV và ánh sáng nhìn thấy ở điều kiện tối ưu (pH = 3 và liều lượng xúc tác = 0,5 g/L) đã được so sánh với các hạt nano TiO₂ P25. Kết quả cho thấy rằng hoạt tính quang của TiO₂ dop Fe(III) dưới ánh sáng nhìn thấy cao hơn hoạt tính quang của TiO₂ P25, nhưng lại thấp hơn hoạt tính quang của TiO₂ P25 dưới ánh sáng UV. Ngoài ra, hiệu suất chiếu xạ UV đơn và lượng phenol hấp thụ trên TiO₂ dop Fe(III) trong điều kiện tối đã được nghiên cứu.

Trong nghiên cứu này, việc loại bỏ chất hữu cơ tự nhiên từ dung dịch nước bằng cách sử dụng các quá trình oxi hóa nâng cao (UV/H₂O₂) đã được đánh giá. Do đó, phương pháp bề mặt phản ứng và ma trận thiết kế Box-Behnken đã được áp dụng để thiết kế thí nghiệm và xác định các điều kiện tối ưu. Các tác động của các tham số khác nhau như nồng độ H₂O₂ ban đầu (100–180 mg/L), pH (3–11), thời gian (10–30 phút) và nồng độ carbon hữu cơ tổng (TOC) ban đầu (4–10 mg/L) đã được nghiên cứu.

Phân tích phương sai (ANOVA) cho thấy sự phù hợp tốt giữa dữ liệu thực nghiệm và mô hình đa thức bậc hai được đề xuất (R² = 0.98). Kết quả thực nghiệm cho thấy khi tăng nồng độ H₂O₂, thời gian và giảm nồng độ TOC ban đầu, hiệu suất loại bỏ TOC tăng lên. Giá trị pH trung tính và gần axit cũng cải thiện hiệu suất loại bỏ TOC. Do đó, hiệu suất loại bỏ TOC đạt 78.02% dựa trên các biến độc lập bao gồm nồng độ H₂O₂ (100 mg/L), pH (6.12), thời gian (22.42 phút) và nồng độ TOC ban đầu (4 mg/L) đã được tối ưu hóa. Các thử nghiệm xác nhận thêm dưới các điều kiện tối ưu cho thấy hiệu suất loại bỏ TOC đạt 76.50% và xác nhận rằng mô hình phù hợp với các thí nghiệm. Ngoài ra, hiệu suất loại bỏ TOC cho nước tự nhiên dựa trên các điều kiện tối ưu của phương pháp bề mặt phản ứng là 62.15%.

Nghiên cứu này cho thấy phương pháp bề mặt phản ứng dựa trên phương pháp Box-Behnken là một công cụ hữu ích để tối ưu hóa các tham số hoạt động cho việc loại bỏ TOC bằng quy trình UV/H₂O₂.