بخشی از مقاله
چکیده: در این پروژه بهمنظور تصفیه آب قرمز حاصل از فرایند تولید TNT از دو روش متوالی انعقاد شیمیایی و اکسایش پیشرفته استفاده شده است. در فرایند انعقاد از آهن کلرید به عنوان منعقدکننده استفاده شده و سپس عوامل مؤثر بر انعقاد مانند pH و غلظت در انعقاد مورد ارزیابی قرار گرفت. در حالت بهینه فریک کلرید با غلظت 500 mg/L و pH=8 تخریب حدود 44 درصد مشاهده گردید. در این حالت بار آلودگی پساب پایین آمده اما سمیت آن تا حدودی باقی میباشد.
بهمنظور تکمیل فرایند تصفیه از سیستم اکسایش پیشرفته استفاده شد. رادیکال سولفات به عنوان اکسنده قوی با پتانسیل اکسایشی 2/6 ولت مورد استفاده قرار گرفت و فاکتورهای pH و غلظت اکسنده ارزیابی شد. در حالت بهینه پتاسیم پرسولفات با غلظت 5000 mg/L و pH=8 تخریب با روش تست TOC راندمان حذف حدود 92 درصد مشاهده گردید. در نهایت از آب قرمز غلیظ پس از فرایندهای مذکور، مایع شفافی بهوجود آمد که علاوه بر کاهش آلایندههای زیست محیطی، آب بهدست آمده قابلیت رها سازی در طبیعت را داشته و هم میتواند دوباره در فرآیند تولید استفاده گردد.
مقدمه
شستشو پسابی با رنگ قرمز تیره و بسیار سمی با عنوان آب قرمز مشتقات نیترو آروماتیک در صنایع نظامی در ساخت تولید میشود.[1] مواد منفجره صنعتی کاربرد زیادی دارند. در این بین، TNT برای تصفیه و حذف آب قرمز از روش های فیزیکی و شیمیایی متقارن - 2-4-6trinitrotoluen - به دلیل هزینه پایین، ایمنی بالا در و بیولوژیکی مانند جذب، تبخیر، تقطیر در خلأ، انعقاد،
کاربرد و پایداری حرارتی و شیمیایی خوب، از مهمترین و روش های بیولوژیکی، ازون دهی، اکسیداسیونهای پیشرفته پرکاربردترین مواد منفجره میباشد. تولید TNT شامل نیتراسیون شیمیایی و فتوشیمیایی، سوزاندن و بازیابی سولفون استفاده شد گامبهگام تولوئن با استفاده از مخلوط غلیظ نیتریک اسید و است.
[2] روش های اکسایش پیشرفته از روش های مؤثر در سولفوریک اسید است. به منظور خالص سازی TNT در مسیر تصفیه پساب های سمی می باشند. در این روش رادیکال های فعال تولید شده که آلاینده های آلی را تخریب و به مواد معدنی با سمیت کمتر یا غیر سمی تبدیل می کنند .[3] روش هایی مانند اکسایش کاتالیزوری توسط پراکسید هیدروژن و فنتون [5 ,4] و اکسایش توسط پرسولفات [6] بهعنوان روش اکسایش پیشرفته برای تصفیه آب قرمز استفاده شده است. در این پروژه حذف ترکیبات آلی با استفاده از روشهای متوالی انعقاد و اکسایش پیشرفته انجام شده و پارامترهای مؤثر از قبیل pH، نوع و مقدار منعقدکننده و اکسنده بررسی و بهینهسازی شده است. بهمنظور بررسی میزان حذف مواد آلی آب قرمز از روش آنالیز کل کربن آلی TOC استفاده شده است.
بخش تجربی
مواد مصرفی و تجهیزات
آب قرمز خام موجود در صنعت بهعنوان آلایندهی الگو استفاده شد. کلرید آهن - - FeCl3.6H2O - - III، آهک - CaCO3 - ، سولفات آلومینیوم - Al2 - SO4 - 3.6H2O - که به عنوان ماده منعقدکننده، اسید سولفوریک - H2SO4 - و هیدروکسید سدیم - NaOH - برای تنظیم pH و پرسولفات پتاسیم - K2S2O8 - به عنوان اکسنده در AOP استفاده شدند که همگی محصول شرکت مرک بودند. اکسایش پیشرفته توسط KPS در واکنشگاه شیشه ای و دوجداره با حجم 300ml انجام شد شکل . - 1 - برای اندازه گیری مقدار کل کربن آلی - TOC - از دستگاه - Multi - N/C 3100 استفاده شد. شکل -1 واکنشگاه فوتوشیمیایی در فرایند اکسایش : -1 مخزن -2 لامپ فرابنفش 150 وات به همراه پوشش کوارتز -3 ورودی جریان آب به جهت خنک سازی محلول -4 خروجی آب -5 مگنت به جهت پخش
بهتر محلول -6 همزن
روش کار
ابتدا آب قرمز خام با TOC اولیه mg/L 61450 بهدلیل غلظت بالا، در کلیه آزمایشات 100 برابر رقیق گردید. سپس برای انجام فرایند انعقاد، منعقدکننده¬ها به حجم های 50mLاز محلول اضافه شده و 40دقیقه روی همزن با مگنت هم خورده. پس از آسایش محلول، لخته ها به وسیله صافی جدا شده و سپس غلظت آن بررسی شد. فاکتورهای مقدار منعقدکننده و pH محلول نیز آزمایش شدند.
برای فرایند اکسایش، پس از آماده سازی راکتور، محلولهای مورد نظر تهیه و با استفاده از H2SO4 و NaOH ، pH محلول تنظیم شده و به واکنشگاه منتقل شد. جهت جلوگیری از هدررفت انرژی تخریبی و خطرات تشعشع لامپ UV، محفظه بیرونی راکتور بهوسیله فویل پوشش داده شد. بعد از گذشت 40 دقیقه از فرایند نمونهبرداری انجام شد. برای بررسی تأثیر فرایند انعقاد بر روی راندمان حذف، یکبار اکسیداسیون توسط اکسنده KPS بدون انجام انعقاد و بهطور مستقیم و بار دیگر اکسیداسیون توسط اکسنده KPS انجام گرفت. سپس نمونه ها با استفاده از دستگاه TOC" متر" آنالیز شدند.
نتایج و بحث
بررسی اثر نوع منعقدکننده بر حذف مواد آلی آب قرمز در فرآیند انعقاد از میان مواد منعقد کننده، سه ماده کلرید آهن - FeCl3.6H2O - ، آهک - CaO - و سولفات آلومینیوم - Al2 - SO4 - 3.6H2O - در شرایط pH=7 و T=25 œC و غلظت 500 mg/L از منعقد کننده با سرعت هم زدن 200 rpm، مورد آزمایش قرار گرفتند. راندمان حذف به ترتیب 44/4، 23/6 و 22/2 درصد بود و کلرید آهن - III - با بازده بیشتر به عنوان ماده منعقدکننده مناسب جهت انعقاد انتخاب گردید. پارامتر pH به عنوان عامل مؤثر دیگر در مقادیر 4، 6، 8، 10 و 12 آزمایش شد. در شکل 3 این نتیجه مشاهده شد که در pH=8 بیشترین درصد حذف را داشت.
شکل -3 اثر pH در انعقاد
حذف مواد آلی آب قرمز با استفاده از فرآیند UV/KPS
بررسی اثر غلظت ماده منعقدکننده
پس از تعیین نوع منعقدکننده، اثر غلظتهای مختلف آن در pH انتخابی 8 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج در شکل 2 نشان داده شده است. در غلظت 500 mg/L مقدار ماکسیمم حذف مشاهده و به عنوان مقدار غلظت بهینه برای ادامه فرایند انتخاب شد.
شکل -2 اثر غلظت منعقدکننده
بررسی اثر pH در فرایند انعقاد
بررسی اثر غلظت KPS
برای بررسی اثر غلظت مقادیر مختلف از پرسولفات در سیستم اکسیداسیون آزمایش شد تا مقدار بهینه بهدست آید. در شکل 4 دیده میشود که در غلظت 5000 mg/L از پرسولفات با سنجش TOC مقدار حذف %92 بدست آمد.
بررسی اثر pH در اکسایش
بعد از انتخاب غلظت مناسب اثر پارامتر pH محلول، به عنوان یکی از عامل مؤثر در فرایند حذف آب قرمز در مقادیر 4، 6، 8، 10و 12 آزمایش شد. در شکل 5 مشاهده شد در pH=8 بیشترین بازده درصد حذف را دارد.
