بخشی از مقاله
چکیده
یکی از پلیمرهای محلول در آب پلی وینیل الکل می باشد که مقادیر وسیعی از آن توسط صنایع نساجی و شیمیایی وارد پساب می گردد. در این تحقیق تخریب پساب سنتزی حاوی پلی وینیل الکل - PVA - بافرایند UV/NiFe2O4 در راکتور ناپیوسته مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. اثر متغیرهای مختلف مانند pH ، غلظت اولیه آلاینده ومیزان کاتالیست روی تخریب پلی وینیل الکل بررسی شد. در شرایط بهینه - سه دهم گرم بر لیتر از کاتالیست، pH برابر با6 وغلظت اولیه پلی وینیل الکل برابر با 25 میلی گرم برلیتر حدود94/3 درصد از پلی وینیل الکل و41/3 درصد از COD در زمان 140 دقیقه از شروع فرایند حذف شد. سرعت تخریب آلاینده با استفاده از مدل لانگمویر هنشل وود توضیح داده شد ومشخص شد که سینتیک واکنش شبه درجه اول با ثابت سرعت - - می باشد.
مقدمه
پلی وینیل الکل یکی از پلیمرهای محلول در آب است که دارای خواص بسیار عالی و همچنین خواص امولسیون کننده در محیط می باشد. مقاومت بسیار عالی شیمیایی و خواص فیزیکی پلی وینیل الکل باعث استفاده بسیار وسیع این رزین در صنعت شده است. پلی وینیل الکل - PVA - یک پلیمر مصنوعی است که از پلی وینیل استات طی فرآیند هیدروکسیلی شدن جزئی یا کامل مشتق شده است. پلی وینیل الکل به طور عمده به عنوان ماده چسپنده و شکل دهنده از آن استفاده می شود. حدود 650 هزار تن در سال از پلی وینیل الکل تولید می شود.
تصفیه پساب های صنایع مختلف از جمله صنعت پتروشیمی به خاطر اثرات نامطلوب مستقیم و غیر مستقیم آن بر محیط زیست و زندگی مردم ضروری است ومقادیر زیادی پلی وینیل الکل از پساب صنایع وارد محیط زیست می شود که برای محیط زیست و زندگی انسان ها مضر است. تیمار پلی وینیل الکل مانند دیگر پلیمرها در پساب مشکل است .[1] جهت تخریب پلی وینیل الکل به محصولات بی ضرر همچون آب و کربن دی اکسید روش های زیادی مانند تخریب زیستی، الکتروکوگولاسیون، جذب سطحی، اکسیداسیون شیمیایی، فنتون و فوتوفنتون توسعه یافته است. روش های شیمیایی و بیولوژیکی دارای محدودیت هایی مانند نیاز به زمان طولانی تصفیه و هزینه های سرمایه گذاری اولیه بالا می باشند. به طور مثال سولارو و همکارانش پی بردند که حدود صددرصد از پلی وینیل الکل بعداز 70 روز کشت تخریب شد.
[7-2] فرایندهای بیولوژیکی جهت حذف این آلاینده ها تاثیری نداشته و فرایندهای تصفیه کلاسیک ومتداول از قبیل انعقاد، لخته سازی و جذب سطحی نیز روش موثری نمی باشند زیرا روش های کلاسیک پسماندهای جامدی را به وجود می آورند و آلودگی را از یک فاز به فاز دیگر انتقال می دهند که خود باعث ایجاد آلودگی محیط زیست می گردند، لذا استفاده از فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته - - AOPs1 ضروری خواهد بود.
در این فرایندها رادیکال های آزاد فعال مثل هیدروکسیل - OH• - تولید می شود که برای تجزیه آلاینده های آلی دارای قدرت اکسید کنندگی بسیار بالایی هستند و دلیل این امر پتانسیل بالای اکسیداسیون آنها - EOH•=2.80 eV - می باشد.[8] این رادیکال ها دارای توانائی کافی برای واکنش غیر انتخابی با مواد آلی برای حاصل کردن مشتقات هیدروژن زدایی شده یا هیدروکسیل دار شده تا معدنی شدن کامل آنها به CO2، آب و یون های معدنی می باشند.[9] یکی از زیر شاخه های فناوری اکسایش پیشرفته فوتوکاتالیست ها می باشد که کاربردهای گسترده ای در حذف آلاینده ها از پساب دارد. در این پروژه تخریب پساب سنتزی حاوی پلی وینیل الکل با فرایند UV/NiFe2O4 مطالعه شده و متغیرهای عملیاتی مهم مانند غلظت اولیه آلاینده، pH و مقدار کاتالیست مصرفی در دمای ثابت 25 درجه سانتی گراد برای این فرایند بهینه شده است علاوه بر آن سنتیک واکنش نیز مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است.
مواد شیمیایی
پلی وینیل الکل با وزن مولکولی 22000 گرم بر مول از شرکت شوای ژاپن خریداری شد و پساب سنتزی در غلظت های مشخص از آن ساخته شد. بقیه مواد استفاده شده نیترات نیکل Ni - NO3 - 2 .6H2O، نیترات آهن Fe - NO3 - 2 .9H2O، کلرید آهن Fecl2 ، سولفوریک اسید، کلریدریک اسید و هیدروکسید سدیم ساخت شرکت آلمانی مرک بود. از آب مقطر در تمام طول پروژه استفاده شد.
راکتور مورد استفاده
همان طور که در شکل 1 نشان داده شده است راکتور مورد استفاده از یک لامپ UV که به طور افقی روی راکتور قرار گرفت، تشکیل شده است. حجم راکتور 2 لیتر بود که برای کنترل دما درون حمام حرارتی قرار داده شده بود. ابتدا اکسیژن که در یک کپسول قرار داشت از طریق یک جریان سنج با دبی مشخص از طریق پخش کننده پایین ظرف به درون محتویات داخل راکتور نفوذ کرد. منبع تامین نور فرابنفش مورد استفاده یک لامپ UV ساخت شرکت فیلیپس آلمان به قطر 5 سانتی متر و طول 43 سانتی متر با توان 15 وات بود. پرتوهای این لامپ به صورت افقی بر سطح محلول می تابید.
