بخشی از مقاله
چکیده
فاضلابهای رنگی صنایع نساجی بهویژه ترکیباتآزو معمولاً حاوی مواد سمی و پایدار در محیطزیست هستند. از اینرو بررسی کارایی روشهای متعدد در حذف آنها ضروری است. ترکیب رنگی Acid red 37 از نظر ساختار در گروه رنگهای منوآزو قرار دارد که اکنون در صنایع نساجی کاربرد وسیعی یافته است. هدف از این تحقیق بهینهسازی عوامل مؤثر روش الکتروکواگولاسیون در حذف رنگزای منو آزو Acid Red 37 است. در این تحقیق فاضلاب مورد آزمایش از نوع سنتزی و رنگ Acid Red 37 تهیه و در مقیاس پایلوت انجام شد. پارامترهای مؤثر مانند غلظت، pH و دانسیته جریان الکتریکی بر کارایی فرایند بررسی و در نهایت مقادیر بهینه هریک از پارامترها در راندمان 90 درصد تعیین گردید. در نهایت، برای بررسی تجزیه آلاینده و ترکیبات تولیدی، آنالیز GC-Mass صورت گرفت. در روش الکتروکواگولاسیون بهینه شرایط pH =7، مدت زمان واکنش 120 دقیقه، دانسیته جریان الکتریکی معادل 30mA/cm2 در غلظت 100 mg/L بود. نتایج حاصل نشان داد روش الکتروکواگولاسیون راندمان بالایی داشته و میتواند بهعنوان گزینه برتر معرفی شود.
کلید واژه- Acid red 37، رنگزای منو آزو، الکتروکواگولاسیون، GC-Mass
-1 مقدمه
همه ساله در حدود 10 هزار نوع رنگ مصنوعی برای استفاده در صنایع مختلف تولید میشود که در این بین میزان رنگ مصرفی در صنایع نساجی 10 درصد و در دیگر صنایع حدود 2 درصد است .[1] بارزترین مشخصه فاضلاب صنایع نساجی، وجود رنگ در پساب این صنایع است . [2] حذف رنگ از فاضلاب صنایع نساجی به علت قابلیت پایداری بالا و توانایی کم تجزیه بیولوژیکی یکی از مشکلات اصلی این صنایع محسوب میشود.در فرایند الکتروکواگولاسیون با ایجاد جریان الکتریکی بین الکترودها با توجه به واکنشهایی که در آند و کاتد رخ میدهد، پیشسازهای لازم برای تولید منعقدکنندههای هیدروکسید فلزی و درنتیجه حذف آلایندهها در محل واکنش تولید میشود.
بهطور عمده این فرایند شامل تولید ماده منعقدکننده در اثر اکسیداسیون آند - 1 - ، ناپایدارسازی آلایندهها - 2 - و متراکم شدن و تشکیل لخته - 3 - است .[3] واکنشهای اصلی فرایند به شرح زیر است.در یکی از کارهای انجام شده، با کمک روش الکتروکواگولاسیون توسط تک و همکارانش در سال 2015 راندمان حذف رنگ و COD از فاضلاب حیوانات، در شرایط بهینه و دانسیته جریان 30 mA/cm2، pH = 8، مدت زمان 30 دقیقه و با غلظت سدیم کلراید 1 g/L به ترتیب 95/2 و 93 درصد به دست آمد .[4] خندگار و ساروها در سال 2014 فاضلاب نساجی را با روش الکتروشیمیایی تصفیه کردند . در شرایط بهینه راندمان حذف رنگزای Acid Red 131، با الکترودهای آلومینیومی و با غلظت 10 mg/L ، pH اولیه 11 و در مدت 120 min، 98 درصد به دست آمد .[5] بنابراین با توجه به مزایای فرایندهای الکتروشیمیایی، در این پژوهش به بررسی عملکرد فرایند الکتروکواگولاسیون در حذف رنگزای Acid Red 37 و تعیین پارامترهای بهینه پرداخته شد.
-2 تجربیات/تئوری
در این تحقیق از رنگزای اسپکتروفتومتر Hach-DR ساخت شرکت Metrohm Acid Red 37 استفاده شد که مشخصات آن در جدول 1 ارائه شده است. غلظت رنگزا با دستگاه 4000 مطابق با روش استاندارد 2110C تعیین شد. برای تعیین pH از دستگاه pH متر مدل PJ300 و برای تنظیم pH نمونهها از ترکیب H2SO4 و NaOH با غلظت 0/1 M استفاده شد.جهت آزمایش، یک راکتور مکعبی شکل از جنس پلکسیگلاس با حجم مفید 2/5 لیتر انتخاب شد. تعداد 2 عدد صفحه فلزی بهعنوان الکترود از جنس آهن، با سطح مؤثر 9/3cm x 10/7cm در راکتور تعبیه شد. فاصله بین الکترودها از دیواره راکتور cm 3/5 و 0/75 و نسبت به هم 2 سانتیمتر در نظر گرفته شد.
پیش از شروع آزمایشها، هوادهی با میزان جریان 1 L/min از طریق حبابساز مدل Pumpdrive5001 که در کف راکتور تعبیه شده بود وارد سیستم گردید که علاوه بر تأمین هوای مورد نیاز منجر به ایجاد شرایط اختلاط کامل نیز میشد. شماتیک پایلوت استفاده شده در شکل 1 آمده است.منحنی جذب در غلظتهای مشخص شده توسط دستگاه اسپکتروفتومتر در طولموج 513nm رسم و میزان بهینه هریک از پارامترها تعیین گردید. محدوده هر یک از پارامترها در جدول 2 آمده است. الکترودها با استفاده از سیم تکقطبی به منبع تغذیه جریان مستقیم برق متصل شدند. جهت بررسی ترکیبات حاصل از تجزیه Acid Red 37 از دستگاه آنالیز GC-Mass مارکPerkinelmer مدل - GC - Clarus 680، - Mass - Clarus SQ 8S استفاده شد.
-3 نتایج و بحث
در بررسی تأثیر غلظت رنگزا، نتایج حاصل از فرایند الکتروکواگولاسیون مطابق شکل 2 نشان داد که سرعت حذف رنگزا با افزایش غلظت اولیه آن کاهش مییابد و برای دستیابی به راندمان حذف مناسب، مدت زمان بیشتری نیاز است. با توجه به نتایج مشخص شد که در یک دانسیته جریان الکتریکی ثابت، با توجه به گذشت زمان، میزان منعقدکننده هیدروکسید تشکیلشده ثابت است، بنابراین درصورت افزایش غلظت رنگزا، فرایند انعقاد و لختهسازی نامناسب خواهد بود .[6] در تحقیق حاضر غلظت اولیه 100mg/L با راندمان حذف بیش از 90 درصد رنگزا در مدت زمان 100 دقیقه به عنوان مقدار بهینه انتخاب شد.
در بررسی تأثیر pH مطابق نتایج حاصل از شکل 3، در 20 دقیقه ابتدای فرایند انعقاد الکتریکی با pH معادل 7 راندمان حذف رنگزا به 72/3 درصد رسید. با توجه به عدم نیاز تزریق مواد تنظیمکننده، در pH معادل 7 و میزان انرژی مصرفی KWh/Kg 163/4 Dye removal، این pH بهعنوان مقدار بهینه انتخاب شد. براساس تحقیقات تزکام و ایتاک در سال 2013، تفاوت چشمگیری در راندمان حذف آلاینده در pHهای مختلف مشاهده نشد .[7]
