ارزیابی اثرگذاری تغییر سطح الکترود بر عملکرد فرایند انعقاد الکتریکی در حذف کروم با استفاده از الکترودهای آهنی

کروم یکی از آلاینده های بسیار سمی و سرطان زا در پساب های صنعتی مانند آبکاری، دباغی و تولید رنگ است و تهدیدی جدی برای سلامت انسان و محیط زیست محسوب می شود. انعقاد الکتریکی به دلیل سادگی، کارایی بالا و عدم نیاز به مواد شیمیایی خارجی، از روش های نوین و موردتوجه برای حذف آلاینده ها است. در این پژوهش، حذف کروم از محیط آبی با استفاده از این فرایند در دو فاز بررسی شد. در فاز اول، اثر چگالی جریان، غلظت اولیه و زمان واکنش بر کارایی حذف و هزینه عملیاتی با طراحی آزمایش سطح پاسخ، مدل سازی و بهینه سازی شد. نتایج نشان داد افزایش چگالی جریان همواره کارایی حذف را ارتقا می دهد، درحالی که اثر زمان تنها در چگالی های بالاتر از ‎A/m²‎ ۹۰ و در برهم کنش با غلظت اولیه مثبت بود. غلظت اولیه رفتار معکوس داشت و حداکثر ۱/۸ درصد کارایی را کاهش داد. ازنظر هزینه عملیاتی، چگالی جریان عامل اصلی افزایش آن بود و رشد از‎ ۴۸ به ‎A/m² ۱۳۲، ۵۷/۱۶۱ درصد هزینه را افزایش داد، درحالی که زمان و غلظت آلاینده اثر محدودی داشتند. در فاز دوم، تاثیر مورفولوژی سطح الکترود شامل الکترود صاف و سه نوع سوراخ دار با قطرهای ۴، ۸ و ۱۵ میلی متر در شرایط بهینه بررسی شد. کاهش سطح فعال در الکترودهای سوراخ دار به ویژه در الکترود ۴ میلی متری موجب افت کارایی ۲۷/۶ درصدی شد، اما افزایش قطر از ۴ به ۸ میلی متر کارایی را ۶۳/۲ درصد بهبود داد. علاوه بر این، الکترودهای سوراخ دار هزینه عملیاتی را تا ۹/۳۰ درصد کاهش دادند که ناشی از کاهش ولتاژ خروجی سیستم به دلیل سطح فعال کمتر و همچنین کاهش مقاومت اولیه خوردگی در نواحی لبه سوراخ ها است که درمجموع مصرف انرژی را پایین آورد. یافته ها بیانگر آن است که بهینه سازی هم زمان شرایط عملیاتی و طراحی سطح الکترود می تواند کارایی حذف کروم را افزایش و هزینه عملیاتی فرایند را کاهش دهد. در این میان، الکترود سوراخ دار ۸‎ میلی متری به عنوان گزینه بهینه معرفی شد که علاوه بر دستیابی به کارایی حذف مناسب، کاهش چشمگیری در هزینه عملیاتی فرایند ایجاد کرد.

کلیدواژه ها:

انعقاد الکتریکی ، الکترود ، کروم ، طراحی آزمایش ، مورفولوژی سطح