بهینه سازی تصفیه فاضلاب حاوی فنل بالا به روش اکسیداسیون فنتون به روش سطح پاسخ

زمینه و هدف : بعضی از فاضلاب های صنعتی حاوی ترکیبات آلی فنلی از قبیل ماکرو مولکول های پلی فنلی هستند که برای اکوسیستم های محیط زیست بسیار سمی هستند. یک از این گروه از صنایع، صنعت فراوری زیتون و استخراج روغن از آن است که مصرف آب زیادی دارد و باعث تولید مقادیر زیادی فاضلاب حاوی ترکیبات متنوع فنلی میشود. این ترکیبات فنلی تجزیه پذیری زیستی پایینی دارند. بنابر این، اینگونه فاضلاب ها با روش های تصفیه متعارف زیستی تصفیه، بطور کامل قابل تصفیه نیستند. فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته قادرند آلودگی های غیرقابل تجزیه زیستی را به مواد قابل تجزیه زیستی غیر سمی تبدیل کنند. از میان فرایندهای مختلف اکسیداسیون پیشرفته استفاده از فرایند فنتون به دلیل سهولت اجرا، امکان به کارگیری آن در مقیاس های مختلف و ملاحظات اقتصادی مناسب شناخته شده است.مواد و روش ها : این مطالعه تجربی در مقیاس آزمایشگاهی و در یک راکتور به حجم مفید یک و نیم لیتر از جنس پلکسی گلاس انجام شد. نمونه فاضلاب حاوی فنل بالا از یک کارخانه فراوری و استخراج روغن زیتون واقع در استان گیلان تهیه شد. ابتدا خصوصیات کیفی آن مورد بررسی قرار گرفت. سپس با توجه به نتایج مطالعات سایر محققین و انجام یک سری آزمایشات مقدماتی، دامنه تغییرات هر یک از متغیرهای مستقل شامل مقادیر(Fe۲+=۰/۰۱۵- ۰/۰۲۵ mol/L) ، (H۲O۲=۰/۱۵- ۰/۲۵ mol/L)، (H۲O۲/Fe۲+ Ratio=۴/۱۱-۶۴/۳۶)، (pH=۲/۵-۳۲/۶۸) و زمان واکنش (۱۱۰/۴ - ۹/۶ دقیقه) در حذف فنل و ترکیبات آن از فاضلاب حاوی ترکیبات فنلی تعیین شد. در مرحله بعد با توجه به دامنه مقادیر اولیه + Fe۲ و H۲O۲ که در آزمایشات اولیه بالاتری راندمان حذف ترکیبات فنلی بدست آمد.همچنین نسبت های متناسبی از + H۲O۲/Fe۲ برای طراحیآزمایشات بدست آمد که در طراحی آزمایشات مورد استفاده قرار گرفت. سپس طراحی آزمایشات به کمک طرح مرکب مرکزی که یکی از زیر مجموعه های روش سطح پاسخ می باشد، با استفاده از نرم افزار Design Expert۷.۰ انجام شد. ترکیبات فنلی به روش رنگ سنجی مستقیم مطابق با روش های استاندارد برای انجام آزمایش های آب و فاضلاب اندازه گیری شد. نتایج : نتایج نشان داد که اثرات اصلی، متقابل و توان دوم هر سه متغیر مستقل شامل pH،زمان واکنش و نسبت +H۲O۲/Fe۲ در حذف کل فنل موثر است. بیشترین تاثیر مربوط به اثر توان دوم نسبت + H۲O۲/Fe۲ و کمترین تاثیر مربوط به اثر توان دوم pH بود. با افزایش نسبت + H۲O۲/Fe۲ از ۶تا ۸ راندمان حذف کل فنل افزایش می یافت؛ به طوری که کمترین راندمان حذف کل فنل در نسبت H۲O۲/Fe۲+=۶ و pH = ۵/۶۸ برابر با ۳۶% بود و بالاترین راندمان حذف کل فنل در pH = ۲/۸ و نسبت H۲O۲/Fe۲+=۸ معادل ۷۱/۵% بود؛ اما از این نقطه به بعد راندمان حذف روند معکوس داشت. در شرایط بهینه pH = ۲/۸، H۲O۲/Fe۲+ =۸ و زمان واکنش ۶۷دقیقه، راندمان حذف ترکیبات فنلی ۷۰/۴بود.نتیجه گیری : نتایج نشان داد، روش سطح پاسخ یک ابزار قوی برای بهینه سازی شرایط بهره برداری از فرایند فنتون جهت حذف ترکیبات فنلی از قاضلاب های حاوی ترکیبات فنلی بالا همانند فاضلاب صنایع فراوری زیتون است. بنابر این با استفاده از فرایند اکسیداسیون فنتون به عنوان پیش تصفیه می توان غلظت آلاینده های سمی و مقاوم به تجزیه زیستی همانند ترکیبات فنلی را کاهش داد و اینگونه فاضلاب ها را جهت تصفیه زیستی تکمیلی مناسب سازی نمود.

کلیدواژه ها:

اکسیداسیون پیشرفته ، فرایند فنتون ، روش سطح پاسخ ، بهینه سازی ، حذف ترکیبات فنلی