بخشی از مقاله
خلاصه
انعقاد الکتریکی یک روش سریع، ارزان و دوستدار محیط زیست است. در این روش از دو الکترود که به یک منبع تغذیه متصل هستند، استفاده میشود. آند به مرور خورده میشود، لذا بعد از گذشت زمان مشخص باید تعویض شود. از طرف دیگر، گاز هیدروژن تولید شده هنگام بالا رفتن ذرات را با خود همراه کرده و شناور میکند. هدف از این تحقیق بررسی پارامترهای مؤثر بر فرایند انعقاد الکتریکی برای حذف این رنگ از فاضلاب است. با انحلال مقادیر کافی از رنگ دیسپرس رد 3B در آب شهری کارایی روش انعقاد الکتریکی برای حذف این رنگ از آب مطالعه شد. ابتدا از بین دو الکترود آهن و آلومینیوم، الکترود آلومینیوم به علت زمان حذف کوتاهتر به عنوان الکترود مناسب شناخته شد. سپس سایر پارامترهای بهینه انعقاد الکتریکی انتخاب شد.
از بین pHهای 8 و 9 و10 با توجه به بالاتر بودن سرعت حذف و درصد حذف نهایی کامل، pH=8 به عنوان pH بهینه انتخاب شد. در ادامه به بررسی اثر فاصله الکترودها پرداخته شد. آزمایشها در 3 فاصله الکترود متفاوت 5 و 10 و 15 میلیمتر انجام شد. فاصله 5 میلی متر به علت کمتر بودن مقاومت الکتریکی سلول الکتروشیمیایی نتیجه بهتری داشت. در نهایت اثر پارامتر جریان الکتریکی بررسی شد. جریان الکتریکی کلیدی ترین عامل در فرایند انعقاد الکتریکی است، زیرا تکمیل کننده سیستم و تأمین کننده انرژی لازم جهت آزادسازی یونهای فلزی از آند است. افزایش جریان الکتریکی از 0,2 آمپر به مقادیر بالاتر باعث ک دهنده آزادسازی بیش از حد یون آلومینیوم میشود.
.1 مقدمه
نگهداری از منابع آبی موجود یکی از مهمترین مسائل قرن بیست و یکم است. فعالیتهای صنعتی، پیشرفت فناوری و افزایش جمعیت منجر به افزایش انواع آلایندههای مضر و همچنین تولید فاضلاب بیشتر در دهههای اخیر شده است. بنابراین حذف آلایندهها از محیطزیست به یک فاکتور مهم توسعه پایدار تبدیلشده و هرساله مقررات و استانداردهای خروجی سختگیرانهتر میشوند. لذا نیاز به روشهای تصفیه آب و فاضلاب که بتوانند در کمترین زمان ممکن و مساحت به نتیجه مطلوب برسند احساس میشود.
انعقاد الکتریکی یکی از جدیدترین روشهای تصفیه فاضلاب است که در آن بهجای استفاده از مواد شیمیایی، با عبور دادن جریان الکتریکی از دو الکترود مواد منعقد کننده در محل تولید میشوند
این روش اولین بار برای تصفیه فاضلاب شهری لندن در انگلستان در سال 1889 استفاده شد.[3] بااینحال به دلیل هزینه بالای سرمایهگذاری اولیه و هزینه زیاد تأمین برق موردنیاز تا مهر و مومها بعد در سطح آزمایشگاهی و نیمهصنعتی باقی ماند. با کاهش هزینه برق و سختتر شدن قوانین محیط زیستی و استانداردها، فناوری انعقاد الکتروشیمیایی برای تصفیه فاضلاب در سه دهه اخیر مورد توجه قرار گرفت.
امروزه این روش به دلیل کارآمدی، خروجی با کیفیت عالی و حجم و زمان مورد نیاز کم نهتنها قابل رقابت با سایر روشهاست بلکه در مواردی منحصربهفرد میباشد. این روشابتدا صرفاً برای حذف جامدات معلق از فاضلاب و در صنایع محدودی از جمله صنایع پتروشیمی استفاده میشد. اما امروزه برای حذف طیف گستردهای از صنایع ازجمله صنایع غذایی، روغنی، نساجی و کاغذسازی و همین طور تصفیه آب های سطحی نیز استفاده میشود.[4] انعقاد الکتریکی یک روش سریع، ارزان و دوستدار محیطزیست است.
انعقاد الکتریکی دارای مکانیسم پیچیدهای است که شامل چند عملیات شیمیایی و فیزیکی مختلف است. مکانیسمهای موجود در این فرایند شامل واکنشهای اکسایش و کاهش، تجزیه، تولید، انعقاد و لخته سازی، جذب، تهنشینی و شناورسازی است.[6] قلب همه این مکانیسمها تولید همزمان کاتیون فلزی در آند و یون هیدروکسید در کاتد است.
بدین گونه آند بهمرور خورده میشود و بعد از گذشت زمان مشخص باید تعویض شود. از طرف دیگر، گاز هیدروژن تولیدشده هنگام حرکت در جهت بالا ذرات را با خود همراه کرده و شناور میکند.
یونهای باردار آزادشده - Al3+, Fe2+ - منجر به خنثیسازی محلولهای کلوئیدی میشوند. از طرف دیگر هیدروکسیدهای فلزی تولید شده خود یک بستر مناسب برای جذب سطحی آلایندهها و ایجاد لخته هستند
شکل -1 مکانیسم انعقاد الکتریکی: -1آزاد شدن یونها، -2 واکنش شیمیایی و تولید هیدروکسیدهای فلزی، -3به هم چسبیدن یونها و تشکیل لختهها، -4 بالا رفتن لخته های تشکیل شده همراه با گاز هیدروژن مقدار گرم یون آزادشده از قانون فارادی قابل محاسبه است.
که در آن M جرم مولی گونه آزاد شونده بر حسب گرم بر مول، I جریان الکتریکی بر حسب آمپر، t زمان واکنش بر حسب ثانیه، z بار الکتریکی گونه آزاد شده و F ثابت فارادی معادل با 96485 C/mol است.
آلاینده مورد استفاده در این تحقیق، رنگ دیسپرس رد 3B است. فرمول مولکولی این رنگ C20H13NO4 است. ساختار این مولکول در شکل زیر نشان داده شده است.
شکل -2 ساختار مولکولی رنگ دیسپرس رد 3B
هدف از این تحقیق بررسی پارامترهای مؤثر بر فرایند انعقاد الکتریکی برای حذف این رنگ از فاضلاب است. باید دید از بین دو الکترود آهن و آلومینیوم کدامیک کارآمدتر است. سپس سایر پارامترهای انعقاد الکتریکی را بهینه کرد.
.2 مواد و روشها
.2,1 دستگاهها
برای اندازهگیری pH و هدایت الکتریکی از دستگاه AZ 86505 pH/ ORP/ Cond./ TDS/ Salinity Meter استفاده شد.
