بخشی از مقاله
چکیده
هدف این پژوهش بررسی عملکرد فرآیندهای انعقاد الکتریکی و فراصافش به عنوان پیشتصفیه برای فرآیند نانوصافش در تصفیه پساب واقعی نساجی میباشد. در ابتدا از فرآیند انعقاد الکتریکی با چهار چگالی جریان متفاوت 3، 5، 7 و 11 mA/cm2 و سپس از فرآیند فراصافش به منظور حذف ترکیبات بزرگ و کاهش گرفتگی فرآیند نانوصافش استفاده گردید. این دو فرآیند توانستند COD را به مقدار %40 کاهش دهند. همچنین گرفتگی در فرآیند نانوصافش کاهش یافت بهطوری که شار عبوری به 75/31 lit/m2.h و حذف COD به %75/15 رسید. بنابراین مشخص گردید که استفاده از فرآیندهای پیشتصفیه انعقاد الکتریکی و فراصافش قبل از فرآیند نانوصافش باعث بهبود عملکرد این فرآیند خواهدشد.
-1 مقدمه
امروزه در دنیا صنعت نساجی به عنوان یکی از اصلیترین صنایع آلودهکننده آب شناخته میشود. اغلب فرآیندهای نساجی در محیط آبی انجام میگیرند که پساب حاصل از این فرآیندها شامل ترکیبات زیادی مانند رزانهها - که خود حاوی ترکیبات بسیار متنوعی هستند - ، نمکهای یک یا دو ظرفیتی، اسیدها و قلیاها، سطح فعالها و ... میباشد. این نکته پژوهشگران علاقمند به تصفیه پساب را با چالش جدی مواجه کردهاست.
در میان روشهای تصفیه پساب، فرآیندهای جداسازی غشایی به عنوان کاملترین روش تصفیه پساب و جداسازی آلایندهها شناخته میشوند. با توجه به ترکیبات مختلف موجود و همچنین بهمنظور تصفیه کامل پساب نساجی فرآیندهای نانوصافش و اسمز معکوس بهطور گسترده استفادهمیشوند. اساس کار در فرآیند نانوصافش بر پایه سازوکار غربالگری میباشد. علاوه بر آن بار سطحی غشاها و برهمکنش الکتریکی بین سطح غشا و یونهای موجود در خوراک، اختلاف در نفوذپذیری و جنس غشاها تاثیر زیادی در عملکرد غشا دارند. یکی از مشکلات عمده در فرآیند نانوصافش گرفتگی شدید آن است. به همین دلیل در سالهای گذشته استفاده از فرآیندهای ترکیبی به منظور کاهش گرفتگی غشا رو به افزایش است.
بدین منظور برای پیش-تصفیه خوراک از روشهای گوناگونی استفاده میشود که در میان این روشها میتوان از روشهای انعقاد شیمیایی، انعقاد الکتریکی، میکروصافش و فراصافش و ... نام برد. فرآیند فراصافش قادر به حذف رزانههایی با جرم مولکولی بالا، قطرات روغن و ذرات درشت میباشد اما توانایی حذف رزانههای با جرم مولکولی کم و همچنین اسیدها و بازها را ندارد. مزیت فرآیند فراصافش نسبت به نانوصافش فشار عملیاتی پایینتر آن است. به همین دلیل استفاده از آن برای پیشتصفیه خوراک نانوصافش برای صرفهجویی در انرژی و کاهش گرفتگی غشا منطقی به نظر میرسد
روش انعقاد الکتریکی بر پایه تولید مواد منعقدکننده فلزی - آند و کاتد - امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفتهاست. با برقراری جریان برق و تولید یونهای فلزی در محلول، میان ترکیبات موجود در پساب و مواد منعقدکننده تولیدشده، لخته ایجاد میشود. به این ترتیب عمل جداسازی مواد آلاینده رخ خواهد داد
فرآیند انعقاد الکتریکی در مقایسه با سایر روشها از عملکرد سادهای برخوردار است و همچنین در مدت زمان کوتاهی حجم زیادی پساب را میتواند تصفیه کند. موفقیت فرآیند انعقاد الکتریکی در جداسازی ترکیباتی با جرم مولکولی بالا و دارای بار منفی است، چرا که یونهای فلزی منعقدکننده دارای بار مثبت هستند. باتوجه به اینکه بیشتر ترکیبات موجود در پساب رزانههای دارای بار منفی هستند، استفاده از این روش باعث حذف این ترکیبات و تا حدی کاهش COD محلول میشود
هدف از انجام این پژوهش بررسی تاثیر فرآیند انعقاد الکتریکی و فراصافش بر عملکرد غشا نانوصافش میباشد. به همین منظور پساب واقعی نساجی با استفاده از روشهای انعقاد الکتریکی، فراصافش و نانوصافش ابتدا بهطور جداگانه و در نهایت در کنار هم تصفیه گردید و حذف COD و همچنین شار عبوری از غشا مورد بررسی قرار گرفت.
-2 تجربیات
فرآیند مورد استفاده در این پژوهش در شکل1 نشان داده شدهاست. ابتدا خوراک وارد بخش انعقاد الکتریکی میشود. خروجی بخش انعقاد الکتریکی به بخش فراصافش و سپس خروجی فراصافش به بخش نانوصافش وارد میگردد. پساب مورد استفاده در این پژوهش از کارخانه پود ایران تهیه شد و مشخصات آن در جدول1 قابل مشاهده است.
شکل :1 سیستم تصفیه ترکیبی با استفاده از فرآیند انعقاد الکتریکی، فراصافش و نانوصافش
جدول :1 مشخصات پساب مصرفی
در فرآیند انعقاد الکتریکی دو الکترود از جنس آهن به ابعاد 55 mm 350 mm 1 mm استفاده شد. همچنین از منبع جریان مستقیم مدل MCH K-3010D استفاده گردید. حجم پساب مورد تصفیه در هر فرآیند 2 لیتر است که در مدت زمان 10 دقیقه مورد تصفیه قرار گرفت. در انتهای هر فرآیند مقدار حذف COD اندازه گیری گردید.
غشاهای مورد استفاده در این پژوهش از جنس پلیاترسولفون است که مطابق با جدول2 و با استفاده از روش جدایش فازی ترسیب غوطهوری ساخته شدهاند. تستهای غشایی با استفاده از مدول انتها بسته انجام گرفت. فشار عملیاتی فرآیند برای غشا فراصافش 2 bar و برای غشا نانوصافش 9 bar بود. در هر فرآیند شار عبوری و مقدار حذف COD بررسی گردید.
جدول :2 مشخصات محلولهای تهیه شده برای ساخت غشاهای فراصافش و نانوصافش
-3 نتایج و بحث
شکل2 چگونگی تاثیر پارامتر چگالی جریان در فرآیند انعقاد الکتریکی بر حذف COD پساب را نشان میدهد. چهار چگالی جریان 3، 5، 7 و 11 mA/cm2 اعمال شد و همانطور که در شکل2 مشخص است، چگالی جریان 7 mA/cm2 بهترین عملکرد را داشتهاست. علت آن است که با افزایش چگالی جریان مقدار یونهای منعقد کننده تولیدی، بیشتر شده و احتمال برخورد با ذرات آلاینده در پساب بیشتر میشود. از طرفی با افزایش بیش از اندازه چگالی جریان و در نتیجه یونهای تولید شده، بین یونهای منعقدکننده دافعه ایجاد شده و تاثیر چندانی بر حذف COD نخواهد گذاشت.
