بهینه سازی فرآیند ایزومریزاسیون کاتالیستی مالئیک اسید در پساب اسیدی تولید انیدرید فتالیک برای بازیابی فوماریک اسید

پساب اسیدی حاصل از واحدهای تولید انیدرید فتالیک به دلیل غلظت بالای مالئیک اسید و فتالیک اسید از بار آلی شدید و شاخص COD بسیار فراتر از مقادیر مجاز تخلیه برخوردار است. در این پژوهش امکان بازیابی فوماریک اسید از این پساب از طریق ایزومریزاسیون کاتالیستی مالئیک اسید با استفاده از کاتالیست همگن تیو اوره به صورت تجربی بررسی شد. نوآوری اصلی این مطالعه در ارائه رویکردی یکپارچه است که در یک مسیر فرآیندی، واحد همزمان موجب تبدیل یک آلاینده آلی پایدار به یک محصول با ارزش افزوده و کاهش قابل توجه بار آلودگی پساب می شود؛ رویکردی که قابلیت توسعه صنعتی و ادغام مستقیم در خطوط تولید پتروشیمیایی را دارد. فرآیند در یک سیستم ناپیوسته و با تمرکز بر بهینه سازی متغیرهای عملیاتی شامل pH، دما و غلظت کاتالیست انجام گرفت و برای تعیین نقطه بهینه از روش سطح پاسخ (RSM) مبتنی بر طرح Box-Behnken و تحلیل واریانس (ANOVA) استفاده شد. نتایج نشان داد که بازه pH برابر ۱ تا ۳ و دمای ۶۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد مناسب ترین شرایط عملکردی برای انجام واکنش هستند. بر اساس مدل RSM شرایط بهینه در دمای حدود ۷۰ درجه سانتیگراد، pH نزدیک به ۱/۵ و غلظت تیو اوره حدود ۱/۸ درصد وزنی حاصل شد. همچنین استفاده از ۰.۵ تا ۲ درصد وزنی کاتالیست موجب افزایش چشمگیر راندمان تبدیل مالئیک اسید به فوماریک اسید شد. محصول نهایی نیز از طریق کریستالیزاسیون سرد و فیلتراسیون خلا با خلوص مناسب جداسازی شد. در شرایط بهینه بازده استحصال فوماریک اسید به ۸۵ درصد و کاهش COD پساب به حدود ۷۰ درصد رسید که نشان دهنده کارایی بالای این مسیر در هر دو جنبه تولیدی و زیست محیطی است. از منظر اقتصادی تولید فوماریک اسید به عنوان یک محصول با ارزش افزوده بخش قابل توجهی از هزینه های تصفیه را جبران کرده و جذابیت اقتصادی فرآیند را نسبت به روش های مرسوم حذف COD افزایش می دهد. در مجموع این مطالعه یک راهکار عملی مقرون به صرفه و پایدار برای مدیریت پساب های پتروشیمیایی ارائه می دهد که می تواند در صنایع مشابه نیز پیاده سازی شود.

کلیدواژه ها:

ایزومریزاسیون کاتالیستی ، مالئیک اسید ، فوماریک اسید ، پساب اسیدی ، انیدرید فتالیک ، کاهش COD