مقایسه عملکرد فتوراکتور سوسپانسیونی و غشایی– کاتالیستی در حذف مواد رنگزای آلی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه شیمی کاربردی ، واحد علوم و تحقیقات ، دانشگاه آزاد اسلامی ، تهران ، ایران

2 دانشیار، گروه پژوهشی محیط زیست و رنگ، پژوهشگاه رنگ، تهران، ایران

3 استاد، گروه شیمی کاربردی ، واحد علوم و تحقیقات ، دانشگاه آزاد اسلامی ، تهران ، ایران

4 دانشیار، گروه پژوهشی محیط زیست و رنگ، پژوهشگاه رنگ ، تهران ، ایران

چکیده

در پژوهش پیش رو عملکرد فتوراکتور ناپیوسته سوسپانسیونی با هدف حذف رنگزای بازیک بنفش 16(BV16) از پساب سنتزی با راکتور هیبریدی غشایی – فتوکاتالیستی PMR در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است . در ابتدا اثر پارامترهای موثر بر روی فرآیند فتوکاتالیستی در حضور اکسید روی دوپ شده با کلسیم (ZnO:Ca) شامل دوز نانو فتوکاتالیست ، اثر pH ، دما ، غلظت اولیه رنگزا و هوادهی انجام شد. بر اساس نتایج بدست آمده، بهینه هر یک از پارامترهای مذکور به ترتیب 0.06 g.L-1 ، pH نرمال (5.5) ، دمای محیط ، 10 mg.L-1 و 5.5 Lit.min-1 بدست آمد. نتایج نشان داد راندمان حذف در غلظت های بالا در فرآیند فتوکاتالیستی کاهش می یابد. همین امر لزوم تلفیق یک سیستم به عنوان پیش تصفیه خوراک ورودی قبل از فتوراکتور را آشکار میکند. در این پژوهش از یک غشای ساخته شده بر پایه پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) به عنوان عامل پیش تصفیه قبل از فتوراکتور ناپیوسته استفاده شد. نتایج حاصل از پژوهش و محاسبه راندمان فرآیند نشان میدهد که PMR در حذف رنگزای BV16 در غلظت های یکسان و همچنین بیشتر از غلظت بهینه رنگزا نسبت به فتوراکتور ناپیوسته سوسپانسیونی موفق تر عمل کرده است. با مقایسه ثابت سرعت واکنش در دو سیستم مشخص گردید که ثابت سرعت واکنش در PMR نسبت به فتوراکتور ناپیوسته در غلظت بهینه 60% و در بیش از غلظت بهینه (30 mg.L-1) حدود 14% افزایش داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] H. Masoumbeigi, A. Rezaee, Removal of Methylene Blue (MB) dye from synthetic wastewater using UV/H2O2 advanced oxidation process. Journal of Health Policy and Sustainable Health. 2 (2015), 160-166.

[2] A. E. Ghaly, R. Ananthashankar, M. Alhattab, V. V. Ramakrishnan, Production, Characterization and Treatment of Textile Effluents: A Critical Review. Chemical Engineering & Process Technology. 5 (2014), 1-18.

[3] P. Mondal, S. Baksi, D. Bose, Study of environmental issues in textile industries and recent wastewater treatment technology. worldscient i ficnews. 61 (2017), 98-109.

[4] G. D. Akpen, I. M. Aho, M. H. Mamwan, Removal of colour from textile wastewater by mango seed endocarp activated carbon. International Journal of Science and Technology. 6 (2017), 756-762.

[5] F. B. AbdurRahman, M. Akter, M. Z. Abedin, Dyes removal from textile wastewater using orange peels. International journal of scientific & technology research. 2 (2013), 47-50.

[6] C. K. Roy, M. A. A. Jahan, S. S. Rahman, Characterization and treatment of textile wastewater by aquatic plants (Macrophytes) and algae. European journal of sustainable development. 2 (2018), 29-37.

[7] M. Mostafa, Wastewater treatment in textile Industries - the concept and current removal technologies. Journal of Biodiversity and Environmental Sciences. 7 (2015), 501-525

[8] D. Suteu, C. Zaharia, Sawdust as Biosorbent for Removal of Dyes from Wastewaters. Kinetic and Thermodynamic Study. Chemical Bulletin of “Politehnica” University of Timisoara. 56 (2011), 85-88.

[9] F. Moeinpour, A. Alimoradi, M. Kazemi, Efficient removal of eriochrome black-T from aqueous solution using NiFe2O4 magnetic nanoparticles. Journal of environmental health science & engineering. 12 (2014), 1-7.

[10] S. Mortazavian, A. Saber, D. E. James, Optimization of Photocatalytic Degradation of Acid Blue 113 and Acid Red 88 Textile Dyes in a UV-C/TiO2 suspension system: Application of Response Surface Methodology (RSM). Catalyst. 9(2019), 2-19.

[11] Y. Zandsalimi, P. Teymouri, R. Darvishi, C. Soltani, R. Rezaee, N. Abdullahi, M. Safari, Photocatalytic removal of Acid Red 88 dye using zinc oxide nanoparticles fixed on glass plate. Journal of advance in environmental health research. 3 (2015), 102-110.

[12] S. H. Mohammad, Photodegradation of Alizarin Black S Dye Using Zinc Oxide. Journal of Environmental Science and Engineering A. 4 (2015), 395-400.

[13] Y. N. Tan, C. L. Wong, A. RahmanMohamed, An Overview on the Photocatalytic Activity of Nano-Doped-TiO2 in the Degradation of Organic Pollutants. ISRN Materials Science. (2011), 1-18.

[14] J . Saien, S. Khezrianjoo, Degradation of the fungicide carbendazim in aqueous solutions with UV/TiO2 process; optimization. kinetics and toxicity studies. Journal of Hazardous Materials. 157 (2008), 269-276.

[15] M. Luma, A. Fatima, T. Tawfeeq, H. Mariam, A. Al-Ameer, K. A. Al-Hussein, A.R. Athaab, Photo-Degradation of Reactive Yellow 14 Dye (A Textile Dye) Employing ZnO as Photocatalyst. Journal of Geoscience and Environment Protection. 4 (2016), 34-44.

[16] S. Mozia, M. Tomaszewska, A. W. Morawski, A new photocatalytic membrane reactor (PMR) for removal of azo-dye Acid Red 18 from water. Applied Catalysis B: Environmental. 59(2005), 131–137.

[17] Q. Zhang, X. Lu , L. Zhao, Preparation of Polyvinylidene Fluoride (PVDF) hollow fiber hemodialysis membranes. Membranes. 4(2014) , 81–95.

[18] W. Zhang, L. Ding, J. Luo, M. Y. Jaffrin, B. Tang, Membrane fouling in photocatalytic membrane reactors (PMRs) for water and wastewater treatment: A critical review. Chemical Engineering Journal . 302(2016) , 446–458.

[19] V. Buscio, S. Brosillon, J. Mendret, M. Crespi, C. G.Bouzán, Photocatalytic Membrane Reactor for the Removal of C.I.Disperse Red 73, materials, 8 (2015), 3633-3647.

[20] A. Rajabi Abhari. A. A. Safekordi. M. E. Olya. N. M. Mahmoodi, Synthesis of PVDF nanocomposite surface-modified membrane containing ZnO:Ca for dye removal from colored wastewaters in a fixed-bed photocatalytic-membrane reactor. Desalination and Water Treatment. 138(2019),36-48.

[21] S. Mohammadzadeh, M.E. Olya, A.M. Arabi, A. Shariati, M.R. Khosravi Nikou, Synthesis, characterization and application of ZnO-Ag as a nanophotocatalyst for organic compounds degradation, mechanism and economic study. Journal of environmental science. 35(2018), 194-207.

[22] H. E. Boujaady, M. Mourabet, M. Bennani-Ziatni, A. Taitai, Adsorption/desorption of Direct Yellow 28 on apatitic phosphate: Mechanism. kinetic and thermodynamic studies. Journal of the Association of Arab Universities for Basic and Applied Sciences. 16 (2014), 64–73.

[23] S. Kaneco, M. A. Rahmana, T. Suzuki, H. Katsumata, K. Ohta, Optimization of solar photocatalytic degradation conditions of bisphenol A in water using titanium dioxide. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 163 (2004), 419–424.

[24] D. H. Mohsin, A. M. Juda, M. S. Mashkour, Thermodynamic and kinetic study for aromatic rings effect on the photooxidation rate. International Journal of Engineering & Technology. 13(2013), 34-41.

[25] M.N. Chong, B. Jin, C.W. Chow, C .Saint, Recent developments in photocatalytic water treatment technology: A review. Water Res .44(2010), 2997–3027.