مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقاله تجزیه فتوکاتالیستی 4-کلروفنل با استفاده از فرایندهای پرسولفات فعال شده با نانو ذره آهن و هیدروژن پراکسید فعال شده با نانو ذره آهن در حضور امواج فرابنفش: طراحی آزمایش با مدل تاگوچی
  عبدالمطلب صید محمدی - دانشیار، مرکز تحقیقات عوامل اجتماعی موثر بر سلامت، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران
  قربان عسگری - دانشیار، مرکز تحقیقات عوامل اجتماعی موثر بر سلامت، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران
  جواد فردمال - دانشیار ،گروه آمار زیستی، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران
  مصطفی لیلی - دانشیار، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران
چکیده مقاله:
4-کلروفنل یکی از ترکیبات سمی خانواده کلروفنل هاست که در پساب فاضلاب های تولید شده در صنایع پتروشیمی، پالایشگاه های نفت، صنایع داروسازی و صنایع فراوری چوب و کاغذ تولید و به منابع آب های سطحی و زیر زمینی وارد می شود. این پژوهش با هدف بررسی امکان استفاده از نانو ذره آهن به منظور فعال سازی اکسیدان های پراکسید هیدروژن و پرسولفات در حضور امواج  UVA-LED به منظور حذف 4-کلروفنل با طراحی آزمایش براساس مدل آماری تاگوچی انجام گرفت. برای انجام این پژوهش از یک راکتور بسته در مقیاس آزمایشگاهی مجهز به 18 لامپ دیودی منتشرکننده امواج فرابنفش با طول موج 390 نانومتر استفاده شد. تاثیر پارامترهای بهره برداری نظیر pH محلول، زمان تماس، غلظت نانو ذره آهن، غلظت پراکسید هیدروژن، غلظت پرسولفات و غلظت اولیه 4-کلروفنل توسط فاکتور تعریف شده 4*4 با استفاده از آرایه ارتئوگونال L-16 مدل تاگوچی مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج حاصل از آنالیز آماری با استفاده از مدل تاگوچی، شرایط بهینه برای حذف 4-کلروفنل در فرایند پرسولفات فعال شده توسط نانوذره آهن در حضور امواج فرابنفش در غلظت اولیه 25 میلی گرم در لیتر 4-کلروفنل، زمان تماس 60 دقیقه، غلظت نانوذره آهن 2 میلی مولار و غلظت پرسولفات 2 میلی مولار تعیین شد. بالاترین کارایی حذف و بالاترین مقدار S/N برای این فرایند به ترتیب 83/51 درصد و 29/34 بود. شرایط بهینه به منظور حذف 4-کلروفنل در فرایند پراکسید هیدروژن فعال شده توسط نانوذره آهن در حضور امواج فرابنفش در غلظت اولیه 4-کلروفنل 25 میلی گرم در لیتر، زمان تماس 30 دقیقه، غلظت نانوذره آهن 1 میلی مولار و غلظت پراکسید هیدروژن برابر با 75/0 میلی مولار بود که بالاترین کارایی حذف و بالاترین مقدار S/N  برای این فرایند به ترتیب 76/81 درصد و 25/38 حاصل شد. با توجه به این که در شرایط اسیدی، افزایش شکل فعال کاتالیزگر (آهن دو ظرفیتی) سبب فعال شدن بهتر و بیشتر اکسیدکننده ها (رادیکال هیدروکسید و رادیکال سولفات) می شود، در نتیجه کارایی فرایندها در این شرایط بهتر بوده است. نتایج این پژوهش نشان داد که فرایند فعال سازی پراکسید هیدروژن با نانو ذرات آهن در حضور امواج فرابنفش به دلیل راندمان بالای حذف، زمان تماس کم و کمترین استفاده از ماده اکسیدان می تواند به عنوان یک روش قابل قبول برای حذف 4-کلروفنل و سایر آلاینده های آلی از محیط های آبی مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها:
UVA-LED, 4-کلروفنل, فعال سازی, آهن صفرظرفیتی, روش تاگوچی

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

کربن فعال به عنوان یک جاذب دارای کاربردهای مهم و حیاتی میباشد. این ماده از پیرولیز موادگیاهی حاوی کربن تولید میشود و تحت عملیات فعالسازی قرار میگیرد.

 تولید و بررسی خواص کربن فعال:

کربن فعال به عنوان یک جاذب دارای کاربردهای مهم و حیاتی میباشد. این ماده از پیرولیز موادگیاهی حاوی کربن تولید میشود و تحت عملیات فعالسازی قرار میگیرد.

با توجه به نوع موادخام مصرفی، کربنهای فعال دارای اندازه منفذ و شکلهای متفاوت هستند و از طرفی با توجه به اندازه منفذ و توزیع اندازه دارای کاربردهای گسترده و ویژهای میباشند. در این مقاله مراحل تولید کربن فعال و ساختار منفذی انواع کربن فعال مورد بررسی قرار میگیرد.

کربن فعال به گروهی از مواد اطلاق میشود که مساحت سطح داخلی بالا، تخلخل و قابلیت جذب گازها و مایعات شیمیائی را دارند. کربنهای فعال به عنوان جاذبهای حیاتی در صنایع شناخته شدهاند و کاربردهای گستردهای با توجه به قابلیت جذب گازها و مایعات مزاحم دارند و میتوان از آنها برای تصفیه و پاکسازی و حتی بازیافت موادشیمیائی استفاده نمود.

کربنهای فعال به دلیل ویژگیهای منحصربهفرد و همچنین قیمت پائین در مقایسه با جاذبهای غیرآلی مانند زئولیت از اهمیت ویژهای برخوردار میباشند. کربنهای فعال شده بهدلیل مساحت گسترده آنها، ساختار منفذی، ظرفیت جذب بالا و قابلیت فعالسازی مجدد سطح، یک ماده منحصربه فرد میباشند.

کاربرد مهم و قابل اهمیت آنها در جداسازی بو، رنگ، مزه های غیردلخواه از آب در عملیاتهای خانگی و صنعتی، بازیافت حلال، تصفیه هوا بهویژه در رستورانها، صنایع غذائی و شیمیائی میباشد، همچنین با موادغیرآلی بهعنوان کاتالیست نیز استفاده میشوند. در داروسازی نیز برای مبارزه با یک نوع باکتری خاص مورد استفاده قرار میگیرند و بهعنوان جداکننده اسیدهای آروماتیک از حلال در داخل اسیداستیک نیز میتوان از کربن فعال استفاده کرد.کربنهای فعالشده محصولات پیچیدهای میباشند و به تبع طبقهبندی براساس رفتار، مشخصات سطح و روش آمادهسازی آنها مشکل میباشد، هر چند یکسری طبقهبندی براساس مشخصات فیزیکی آنها انجام شده است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

احیا سازی و فعال سازی مجدد کربن

بهره وری اقتصادی از کربن فعال بستگی دارد به اینکه روشی کارآمد و مفید در احیا و فعال سازی مجدد آن، بعد از اینکه ظرفیت جذبی آن تکمیل شد وجود داشته باشد. احیا سازی  توصیف کننده تمامی فرآیند هایی است که به منظور بازیابی ظرفیت جذب سطحی کربن فعال مصرف شده بکار می روند که این فرآیندها می توانند شامل موارد زیر باشند:

 1- استفاده از مواد شیمیایی برای اکسید کردن مواد جذب شده.

 2- استفاده از بخار برای بیرون راندن مواد جذب شده.

 3- استفاده از مواد حلال.

 3- فرآیند های تبدیل بیولوژیکی.

بطور معمول طی فرآیندهای احیا سازی چیزی حدود 10-4% ظرفیت جذب سطحی برای کربن بسته به نوع ماده جذب شده و روش احیا سازی، از بین می رود. در برخی موارد هم ظرفیت جذب سطحی به دنبال فرآیندهای احیا می تواند برای چندین سال بدون تغییر باقی بماند. عمده مشکلی که در استفاده از PAC وجود دارد این است که روش خاصی برای احیای آن تعریف نشده است. در این رابطه استفاده از PAC تولید شده از بازیافت مواد زائد شهری می تواند نیاز به احیای کربن مصرف شده را مرتفع ساخته و از نظر اقتصادی نیز توجیه مناسبی داشته باشد. فرآیند فعال سازی مجدد[2] کربن گرانولی(GAC) ضرورتا شامل همان فرآیندهای فعال سازی ماده اولیه مورد استفاده در تولید کربن فعال است. کربن مصرف شده در معرض فرآیند اکسیداسیون در یک کوره قرار می گیرد که طی آن مواد آلی جذب شده روی سطح آن اکسید شده و سپس از سطح کربن حذف می شوند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب