مشخصات پژوهش

صفحه نخست /مقایسه کارایی فرایندهای ...
عنوان مقایسه کارایی فرایندهای الکتروکواگولاسیون و الکتروفنتون با الکترود آهن در حذف فنل از محلول های های آب
نوع پژوهش طرح تحقیقاتی دانشجویی
کلیدواژه‌ها الکتروفنتون
چکیده فنل یکی از مهمترین ترکیبات موجود در فاضلاب صنایع است. مؤسسه فروش مواد شیمیایی آمریکا ظرفیت تولید جهانی فنل در سال 2004 را 4/8 میلیون تن گزارش کرده است. فنل یک ماده خام مهم در صنایع مختلف پتروشیمی، داروسازی، پلاستیک و ساخت حشره کشهای شیمیایی است (1). این ماده به وفور در فاضلابهای صنعتی نظیر پالایشگاه¬های زغال، صنایع رزین، رنگ، تولید قارچکش و علفکش، نساجی و خمیر کاغذ وجود دارد (4-2). فنل از آلاینده¬های معروف زیست محیطی می¬¬باشد زیرا کاملا سمی است (5 و6) و در غلظتهای کم (mg/L 25-5) برای ماهی¬ها کشنده است؛ در غلظت حدود mg/L 5/0 باعث ایجاد طعم ناخوشایند در آب آشامیدنی می¬کند. با توجه به این ویژگی¬ها توسط آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا فنل در لیست مواد آلاینده دارای اولویت قرار گرفته است و میزان آن در آب آشامیدنی کمتر از µg/L 5/0 مقرر شده است. صنایعی که این ماده شیمیایی را تولید و یا مصرف مینمایند، اغلب جریان فاضلاب آلوده با مقادیر قابل توجه فنل تولید میکنند (1/0 تا10 درصد وزنی)(1،7 و8). از طرفی ورود فنل به منابع آب آشامیدنی که با ترکیبات کلره گندزدایی شده¬اند, سبب ایجاد ترکیبات کلرو فنل می¬شود که خود مشکلات مهم زیست محیطی و بهداشتی بهمراه دارد. از جمله این مواد ایجاد طعم و بوی نامناسب در آب کرده و آب را برای انواع مصارف نامناسب می¬سازند (9 و10). موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران شاخص فنل بر حسب فنل در آب آشامیدنی را 5/0 میکروگرم بر لیتر تعیین کرده است (11). از اینرو بمنظور جلوگیری از مخاطرات بهداشتی و زیست محیطی، تصفیه فاضلابهای حاوی فنل قبل از تخلیه به محیط ضروری است. روشهای ارایه شده در منابع علمی برای حذف فنل از فاضلابها را می¬توان به سه گروه عمده تقسیم بندی کرد: روشهای فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی. از روش های نوین حذف آلاینده ها از منابع آبی استفاده از روش های الکتروکواگولاسیون (13) و روش الکتروفنتون (12) می باشد. الکتروکواگولاسیون یک روش موفق در حذف رنگ، آلاینده های آلی، فلزات سنگین،COD، نیترات و... از محیط های آبی و فاضلاب می باشد (13). الکتروکواگولاسیون در تصفیه آب و فاضلاب در رنج وسیعی کاربرد دارد و کارایی بالایی در حذف آلودگی های آلی، معدنی و پاتوژن ها دارد. این فرایند برای ناپایدار کردن ذرات سوسپانسیون، معلق و آلاینده های محلول می باشد (13و14). در این فرایند از جریان الکتریسته برای پیش برد تصفیه استفاده می شود. الکتروکواگولاسیون از صفحات جفت شده فلزی تشکیل شده است که طبق اصول الکتروشیمی کاتد بعنوان اکسید کننده و آند بعنوان احیا کننده عمل می کنند (11). صفحات رسانای فلزی بعنوان الکترود قربانی بکار می روند و ممکن است کاتد وآند از یک جنس یا از جنس های مختلف باشند (10). درالکتروکواگولاسیون توسط فرایند الکتروشیمیایی عواملی مانند یون های آهن و آلومنیوم تولید می شود که باعث خنثی شدن بار الکتریکی آلاینده ها و ذرات کلوییدی و حذف آنها می شود. از مزایای این فرایند می توان به حجم کم لجن تولیدی، عدم نیاز به مواد شیمیایی، نیاز به فضای کوچک، هزینه سرمایه گذاری اندک و کاربرد راحت آن اشاره نمود (10). فرایند الکتروکواگولاسیون در 3 مرحله انجام می گیرد. مرحله اول انعقاد می باشد که بوسیله ی الکترود آند صورت می گیرد. در مرحله بعد اکسیداسیون صورت می گیرد که شامل ناپایدار سازی آلودگی، معلق سازی مواد و شکست امولوسیونی است. در مرحله سوم ذرات ناپایدار برای تشکیل فلوک با هم ترکیب می شوند. مکانیسم ناپایدارسازی در این فرایند شامل فشردگی لایه دوبل الکتریکی ، جذب ، خنثی کردن شارژ، به دام انداختن در رسوبات و پل زنی بین ذرات می باشد(13). استفاده از فناوری فوق بدلیل عدم استفاده از مواد شیمیائی، بالا بودن عمر واحدهای مورد استفاده، راهبری و نگهداری آسان، تولید لجن کمتر و کاهش هزینه ها در مقایسه با فرایند های متداول تصفیه آب با استفاده از مواد منعقد کننده بیشتر مورد توجه قرار گرفته است (17). واکنش فنتون اضافه نمودن توام آهن و پرکسید ئیدروژن به منظور حذف آلاینده های مختلف است. اگر در فرایند فنتون از روش الکتروشیمیایی استفاده شود به آن روش الکتروفنتون اطلاق می شود. در سال های اخیر توجه به تکنولوژی الکتروشیمیایی برای استفاده در تصفیه آب و فاضلاب افزایش یافته است. در میان این روش ها، روش های پیشرفته اکسایش (AOPs) برای کاهش آلاینده های موجود در آب آلوده با موفقیت استفاده شده است. فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته روش های شیمیایی، فتوشیمیایی، فتوکاتالیتیک و الکتروشیمیایی می باشند که از طریق تولید رادیکال هیدروکسیل نسبت به حذف آلاینده ها اقدام می کنند. انواع روش های اکسیداسیون پیشرفته از قبیل UV\O3،UV\H2 O2، فنتون،شبه فنتون و... می تواند در تصفیه و حذف بسیاری از الاینده ها کارایی داشته باشد (18،19و21). فنتون یکی از فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته غیر فتوشیمیایی می باشد که عبارت است از مخلوط آبی اهن (II) و پراکسید هیدروژن مزایای عمده فنتون عبارتند از: آهن و پراکسید هیدروژن، هر دو ارزان قیمت، غیر سمی و در دسترس هستند و ذخیره و جابه جایی آنها آسان است. فرایند الکتروفنتون (ElectroFenton process) یکی از روش های AOPs است که از آن برای زدایش مواد آلاینده در آب و فاضلاب با استفاده از ترکیب روش های الکتروشیمیایی و واکنش فنتون استفاده می شود که به علت عدم نیاز به اضافه نمودن آهن به عنوان یکی از مهم ترین اجزاء فرایند فنتون همواره مورد توجه قرار گرفته است. بطور کلی فرایند الکتروفنتون به چهار صورت می تواند انجام بگیرد (16،21). نخست هیدروژن پراکساید به صورت دستی به راکتور اضافه شده از یک الکترود آند برای تولید آهن دو ظرفیتی استفاده می شود. در مرحله بعد یون فروس و هیدروژن پراکساید بصورت الکتریکی تولید می شود که از الکترود آند برای تولید یون فروس و تولید هیدروژن پراکساید از طریق انتشار اکسیژن از الکترود کاتد استفاده می گردد. در ادامه یون فروس بصورت دستی اضافه می شود و هیدروژن پراکسید توسط انتشار از الکترود کاتد تولید خواهد شد. در نهایت کاربرد ریجنت فنتون برای تولید رادیکال هیدروکسید در سلول الکتریکی و یون فروس نیز از احیای یون فریک در الکترود کاتد تولید می شود. در مجموع روش نوع 4 استفاده بیشتری دارد (21). این پژوهش به منظور مقایسه کارائی دو فرایند الکتروکواگولاسیون و الکتروفنتون در حذف فنل و تاثیر فاکتورهای مختلف بر انجام فرایند از جمله غلظت های مختلف فنل، شدت ولتاژ جریان، غلظت های مختلف پراکسید ئیدروژن انجام خواهد گرفت.
پژوهشگران جمال مهر علی پور (مجری)، علیرضا رحمانی (مجری اصلی)