نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

بررسی کارایی و بهینه سازی تصفیه پساب پالایشگاهی باروش تلفیقی اکسیداسیون ازون و فوتوشیمیایی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
فرزانه غفاری 1
هادی سلطانی 2
محراب فلاحی سامبران 1
1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی مهندسی، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران
2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران
چکیده
پالایشگاه‌ها، از صنایع پرمصرف آب بوده و فاضلابی با آلودگی آلی زیاد تولید می‌کنند که قابل تصفیه در سیستم‌های رایج نیستند. با توجه به رشد سریع این صنایع و اثرات سوء ناشی از ورود پساب آن‌ها به محیط‌ زیست، ضرورت استفاده از روش‌هایی با هزینه کم و راندمان بالا احساس می‌شود. حذف COD پساب‌های پالایشگاهی و سایر پساب‌های خطرناک توسط فرآیندهای اکسایش پیشرفته، به ­ویژه در چند دهه اخیر، عمومیت یافته است؛ که علت آن تخریب کامل یا جزیی آلاینده‌ها در زمان ماند بسیار کوتاه و هزینه‌های قابل قبول است. در این تحقیق، حذف COD  پساب پالایشگاهی با استفاده از روش تلفیقی ازوناسیون/ فوتوشیمیایی بررسی شد. بدین منظور پس از بررسی اولیه پارامترهای مختلف بر روی روند کار، چهار فاکتور اصلی شامل مقدار COD اولیه، ازون ورودی، زمان واکنش و مقدار کاتالیست در نظر گرفته شد و تأثیر تغییرات این فاکتورها بر روی فرآیند حذف COD پساب، بررسی شد. از روش طراحی مرکب مرکزی جهت طراحی آزمایش استفاده شد. پس از اطمینان از تطابق خوب داده‌های آزمایشگاهی با خروجی مدل، بهینه‌سازی کار با استفاده از روش پاسخ سطح  انجام گرفت. مقادیر بهینه pH، COD، O3 و TiO2 به‌دست آمده به‌ترتیب برابر 11، mg/L 200، g/h 5  و mg//L 200 بود. در این شرایط حداکثر راندمان حذف COD در مدت زمان 50 دقیقه، برای فرآیند تلفیقی ازوناسیون/ فوتوشیمیایی، در حدود 3/96% به‌دست آمد. علاوه‌بر این مشاهده شد که تغییر در مقدار COD  و همچنین تغییر در ازون ورودی، اثر چشم‌گیری در راندمان کلی حذفCOD   ایجاد می‌کند.
کلیدواژه‌ها
تصفیه
COD
روش پاسخ سطح
ازوناسیون
فوتوشیمیایی

موضوعات

[1] قاسمی، زهرا؛ یونسی، حبیب‌الله؛ زینتی‌زاده، علی‌اکبر، کارایی فتوکاتالیست نانواکسید تیتانیوم تثبیت شده بر زئولیت Fe-ZSM-5 در حذف آلاینده­های آلی پساب پالایشگاه نفت، مجله آب و فاضلاب، (2)27: 23 تا 33 (1395).‎
[2] Galindo C., Jacques P., Kalt A., Photodegradation of the Aminoazobenzene Acid Orange 52 by Three Advanced Oxidation Processes: UV/H2O2, UV/TiO2 and VIS/TiO2: Comparative Mechanistic and Kinetic Investigations, J. Photochem. Photobiol. A: Chem., 130(1): 35-47 (2000).
[3] Wu J., Wang T., Ozonation Of Aqueous Azo Dye In A Semi-Batch Reactor, Water Res., 35(4): 1093-1099 (2001).
[4] Alaton I.A., Balcioglu I.A., Bahnemann D.W., Advanced Oxidation of a Reactive Dyebath Effluent: Comparison of O3, H2O2/UV-C and TiO2/UV-A Processes, Water Res., 36(5): 1143-1154 (2002).
[5] Nogueira A.A., Bassin J.P., Cerqueira A.C., Dezotti M., Integration of Biofiltration and Advanced Oxidation Processes for Tertiary Treatment of an Oil Refinery Wastewater Aiming at Water Reuse, Environ. Sci. Pollut. Res. Int., 23(10): 9730-4971 (2016).
[6] Adham, S., Hussain A., Minier Matar J., Janson A., Gharfeh S., Screening of Advanced Produced Water Treatment Technologies: Overview and Testing Results, IDA J. Desalination Water Reuse., 5(2): 75-82 (2013).
[7] Wu C.H., Comparison of Azo Dye Degradation Efficiency Using UV/Single Semiconductor and UV/Coupled Semiconductor Systems, Chemosphere, 57(7): 601-608 (2004).
[8] Kim T.-H., Park C., Kim S., Water Recycling from Desalination and Purification Process of Reactive Dye Manufacturing Industry by Combined Membrane Filtration, J. Clean. Prod., 13(8): 779-786 (2005).
[9] Stylianou S.K., Sklari S.D., Zamboulis D., Vassilios T., Zaspalis V.T., Zouboulis A.I., Development of Bubble-Less Ozonation and Membrane Filtration Process for the Treatment of Contaminated Water, J. Environ. Eng., 492: 40-47 (2015).
[10] Singh B., Kumar P., Pre-Treatment of Petroleum Refinery Wastewater by Coagulation and Flocculation Using Mixed Coagulant: Optimization of Process Parameters Using Response Surface Methodology (RSM), J. Water Proc.engineering, 36:101317 (2020).
[11] Stasinakis A.S., Thomaidis N.S., Lekkas T.D., Speciation of Chromium in Wastewater and Sludge by Extraction with Liquid Anion Exchanger Amberlite LA-2 and Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry, Anal. Chim. Acta, 478(1): 119-127 (2003).
[12] Bisaria K., Sinha S., Singh R., Iqbal H.M.N., Recent Advances in Structural Modifications of Photo-Catalysts for Organic Pollutants Degradation – A Comprehensive Review. Chemosphere, 284:131263 (2021).
[13] Shokri A., Degradation of 2-Nitrophenol from Petrochemical Wastewater by Ozone. Russ. J. Appl. Chem., 88, 2038–2043 (2015).
[14] Shokri A., Mahanpoor K., Soodbar D., Degradation of Ortho-Toluidine in Petrochemical Wastewater by Ozonation, UV/O3, O3/H2O2 and UV/O3/H2O2 Processes, Desalin. Water Treat., 57(35): 16473-16482 (2016).
[15] Ge J., Qu J., Degradation of Azo dye Acid Red B on Manganese Dioxide in the Absence and Presence of Ultrasonic Irradiation, J. Hazard. Mater., 100(1): 197-207 (2003).
[16] Mohod A.V., Momotko M., Shah N.S., Marchel M., Imran M., Kong L., Boczkaj G., Degradation of Rhodamine dyes by Advanced Oxidation Processes (AOPs) – Focus on Cavitation and photocatalysis - A Critical Review, Water Resour. Ind., 30:100220 (2023).
[17] Zhou, Z., Wang J., Zhou S. Liu X., Meng G., Processing TiO2 in Gaseous Sulfur and Research on Its Photocatalysis Under Visible Light, Catal. Commun., 9(5):  568-571 (2008).
[18] Yang Y., Ok Y.S., Kim K-H., Kwon E.E., Tsang Y.F., Occurrences and Removal of Pharmaceuticals and Personal Care Products (PPCPs) in Drinking Water and Water/Sewage Treatment Plants: A Review, Sci. Total Environ., 596-597:303-320 (2017).
[19] Aghaeinejad-Meybodi A., Ebadi A., Shafiei S., Khataee A., Kiadehi A.D., Degradation of Fluoxetine using Catalytic Ozonation in Aqueous Media in the Presence of Nano-γ-Alumina Catalyst: Experimental, Modeling and Optimization Study, Sep. Purif. Technol., 211: 551-563 (2019).
[20] Soltani H., Karimi A., Falahatpisheh S., The Optimization of Biodiesel Production from Transesterification of Sesame Oil Via Applying Ultrasound-Assisted Techniques: Comparison of RSM and ANN–PSO Hybrid Model, Chem. Prod. Process Model.,17(1): 55-67 (2022).
[21] Montgomery D.C., “Introduction to Statistical Quality Control”, 8 ed. Wiley, 768 (2020).
[22] Baba Y., Yatagai T., Harada T., Kawase Y., Hydroxyl Radical Generation in the Photo-Fenton Process: Effects of Carboxylic Acids on Iron Redox Cycling. Chem. Eng. J., 277: 229-241 (2015).
[23] Tong S.-p., Xie D., Wei H., Liu W., Degradation of Sulfosalicylic Acid by O3/UV O3/TiO2/UV, and O3/V-O/TiO2: A Comparative Study, Ozone: Sci. Eng., 27(3): 233-238 (2005).
[24] Wang S., Shiraishi F., Nakano K., A Synergistic Effect of Photocatalysis and Ozonation on Decomposition of Formic Acid in an Aqueous Solution, Chem. Eng. J., 87(2): 261-271 (2002).
[25] Rodríguez E.M., Fernández G., Álvarez P.M., Hernández R., Beltrán F.J., Photocatalytic Degradation Of Organics In Water In The Presence Of Iron Oxides: Effects Of Ph And Light Source, Applied Appl. Catal. B: Environ., 102(3): 572-583 (2011).