بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق حذف DMSO با استفاده از فرآیند ترکیبی اکسیداسیون و جذب سطحی در پساب سنتزی انجام شد. به منظور شناسایی جاذب از آنالیز ها XRD و SEM استفاده شد. کلیه آزمایش ها در مقیاس آزمایشگاهی و در یک سیستم ناپیوسته انجام شد.
در فرآیند اکسیداسیون تاثیر غلظت DMSO، پراکسیدهیدروژن و سولفات آهن در زمان ثابت 120 دقیقه؛ و در فرآیند جذب سطحی تاثیر پارامتر دوز جاذب بر کارایی حذف DMSO مورد ارزیابی قرارگرفت و شرایط بهینه هر کدام از پارامترها تعیین شد. آزمایشات دو مرحله در pH ثابت 3 انجام شد. طبق نتایج این تحقیق، حداکثر میزان حذف DMSO با فرآیند ترکیبی اکسیداسیون و جذب سطحی، % 98/8 تعیین شد.
-1مقدمه
تصفیه پساب یک کارخانه تولید الیاف اکریلیک به دلیل وجود انواع ناخالصیهای آلی مانند حلال فرآیند پلیمریزاسیون - DMSO - ، اکرونیتریل و سولفات بسیار ضروری است. علاوه بر حفظ محیط زیست، با تصفیه این پساب میتوان از آب بازیافت شده در فرآیند تولید الیاف استفاده مجدد کرد. آب به عنوان مهمترین سرویس جانبی هر واحد صنعتی میباشد که طی مصارف مختلف تبدیل به پساب صنعتی میگردد
امروزه اکثر محققان در تلاش هستند تا روش های موثر و در عین حال مناسب از لحاظ اقتصادی را در جهت تصفیه فاضلاب های صنعتی ارائه دهند. روش های ترکیبی از جمله این روش ها بشمار می آید. DMSO، جزء حلال های آلی و با راندمان بالاست که در اکثر قسمت های دنیا از آن استفاده می شود. استفاده از فرآیندهای تلفیقی یکی به دلیل افزایش کارایی حذف مواد آلی و دیگری به دلیل کاهش هزینه های مرتبط بسیار مفید می باشد. مقدار pH به طور مستقیم و غیر مستقیم در اکسیداسیون ترکیبات آلی و تولید رادیکال های هیدروکسیل اثر می گذارد و کارایی اکسیداسیون را تحت تاثیر قرار می دهد.
بنابراین پایین بودن pH پساب ها در فرآیند فنتون ضروری است. علت این است که رادیکال های هیدروکسیل و کمپلکس های هیدروکسوفریک به مقدار زیادی در محیط اسیدی تشکیل می شوند. در pH های پایین تر از 2/5، تشکیل Fe - OH - 2+ که با پروکسیدهیدروژن به آرامی واکنش می دهد باعث کاهش مقدار رادیکال های هیدروکسیل شده و در نتیجه بازدهی فرآیند کاهش می یابد. در pH های قلیایی نیز Fe2+ به Fe3+ تبدیل شده و به صورت Fe - OH - 3 رسوب نموده و از چرخه کاتالیستی خارج می شود. در اغلب فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، نتایج بدست آمده بیانگر pH بهینه اسیدی است.
از این رو در این تحقیق pH ثابت و برابر 3 انتخاب شد که با نتایج بدست آمده در تحقیقات دیگر همخوانی داشت زمان مناسب واکنش یکی از عوامل موثر در انجام فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته است. با گذشت زمان، میزان محصولات حد واسط ناشی از تجزیه پراکسیدهیدروژن بیشتر شده و از طرفی با ایجاد اختلاط در محیط آزمایش، شانس تماس یون های آهن با محصولات حد واسط تجزیه پراکسیدهیدروژن افزایش می یابد و در نهایت تولید رادیکال هیدروکسیل در محیط بیشتر شده و بنابراین بازده فرآیند افزایش می یابد 4]و.[5 در این تحقیق زمان ماند 120 دقیقه در نظر گرفته شده است که شاید از لحاظ هزینه ای، سرمایه گذاری و بهره برداری زمان ماند طولانی اقتصادی نباشد اما با توجه به غلظت بالا آلاینده و معیارهای شاخص آلودگی به دلیل ارتباط مستقیم با سلامتی بسیار محافظه کارانه است.
حفره های ریز و سطح نسبتا بالای زئولیت ها باعث شده است که این مواد به طور گسترده در برنامه های کاربردی نیازمند به تبادل یونی، جذب کننده های سطحی، کاتالیزور و بسترهای جداسازی به خوبی استفاده شوند
به طور کلی هدف از انجام این پژوهش ارائه یک روش مناسب و کارآمد برای حذف DMSO با استفاده از فرآیند ترکیبی اکسیداسیون فنتون و جدب سطحی بود.
-2روش تحقیق
در این تحقیق آزمایشات در مقیاس آزمایشگاهی و ناپیوسته انجام گرفت. همچنین آزمایشات به دو دسته اکسیداسیون با فنتون و جذب سطحی تقسیم بندی شدند. آزمایشات در مرحله اول مطابق با جدول 1 انجام شد که طراحی جدول بر اساس غلظت پساب های مختلف، داده های مقالات علمی، غلظت منطقی پساب و مطالعات دیگران بوده است .
برای تهیه محلول های حاوی DMSO، ابتدا محلول DMSO اصلی با غلظت 10000 mg.l-1 آماده و سپس با استفاده از آب مقطر برای رسیدن به غلظت های مورد نظر - 500-1000-2000 mg.l-1 - رقیق گردید. هدف استفاده از آب مقطر برای ساخت محلول DMSO بررسی حذف بدون تداخل سایر مواد بود که در برخی تحقیقات دیگر نیز از این روش استفاده شده است
به منظور تنظیم pH محلول در محیط اسیدی 3 از سود و اسیدسولفوریک 1 نرمال ساخت شرکت مرک آلمان و دستگاه pH متر مدل HI9812-5 ساخت شرکت هانا ایتالیا استفاده شد. محلول به مدت 120 دقیقه بر روی دستگاه مگنت مدل ARE ساخت کمپانی ولپ ایتالیا با دور ثابت rpm 200 قرار گرفت؛ و در تمام این مدت pH محلول توسط دستگاه pH متر کنترل شد، تا در محیط اسیدی 3 ثابت باقی بماند. محلول را از روی دستگاه مگنت برداشته و اجازه می دهیم رسوبات تشکیل شده ته نشین شوند، سپس با استفاده از سرنگ، بخش صاف گردیده شده محلول برای تعیین غلظت باقی مانده DMSO در دستگاه اسپکتروفتومتری مدل CAMSPEC M550 ساخت شرکت فیلیپس با طول موج نوری UV267 مورد آزمایش قرار گرفت. درصد حذف DMSO توسط فرآیند اکسیداسیون در این 27 آزمایش طبق رابطه - 1 - محاسبه شد.
Co غلظت اولیه DMSO، Ce غلظت نهاییDMSO پس از فرآیند اکسیداسیون می باشد و R درصد جداسازی می باشد .[13] پساب فرآیند اکسیداسیون با بالاترین کارایی، وارد فرآیند جذب سطحی با جاذب کلینوپتیلولیت شد. زئولیت مورد استفاده در این مطالعه از شرکت افرزاند تهیه گردید. به منظور تهیه جاذب ابتدا زئولیت به وسیله الک های درجه بندی شده - الک های استاندارد - ASTM در محدوده اندازه 60 جداسازی گردید .[14] به منظور تعیین خصوصایت زئولیت آنالیزهای، XRD و SEM انجام شد.
نتایج ترکیب شیمیایی زئولیت خام در جدول 3 ارائه شده است. به منظور تعیین اثر دوز جاذب و تعیین جاذب بهینه، آزمایشات در جاذب های مختلف 1-0/8-0/6 -0/4 gr - و 1/2 در یک لیتر - انجام شد. به منظور ایجاد اختلاط و تماس بین جاذب و آلاینده از دستگاه مگنت استفاده شد - سرعت 100 دور در دقیقه - . پس از اتمام زمان فرآیند 60 - دقیقه - ، دستگاه خاموش و بعد از 10 دقیقه محلول برداشت شد و توسط کاغذ صافی واتمن صاف گردید سپس جهت تعیین غلظت نهاییDMSO در دستگاه اسپکتروفتومتری قرار گرفت.
جدول :1 مشخصات آزمایش تاثیر غلظتH2O2 ،FeSO4 در حذف آلاینده DMSO در مدت زمان 120 دقیقه
