حذف رنگ از آب حاوی رنگ زای آزو Ponceau ۴R با استفاده از فرایند هیبریدی ازن-الکتروفنتون: مطالعه تاثیر پارامترهای عملیاتی و سینتیک فرایند

هدف از انجام این پژوهش، بررسی حذف رنگ از آب حاوی رنگ زای آزو Ponceau ۴R با استفاده از فرایند هیبریدی ازن- الکتروفنتون و مقایسه آن با هریک از فرایندهای ازن زنی و الکتروفنتون به تنهایی بود. آزمایش ها به صورت ناپیوسته و بر اساس روش OFAT انجام شد. تاثیر پارامترهای عملیاتی شامل غلظت الکترولیت سدیم سولفات (Na۲SO۴) (۲۵/۰، ۵/۲ و mM ۲۵)،pH اولیه (۳، ۷ و ۵/۸)، غلظت یون فروس (Fe۲+) (۱/۰، ۱ و mM ۱۰)، چگالی جریان اعمالی (۰۵/۱، ۲۵/۶ و mA/cm۲۶/۱۴) و نرخ تزریق ازن (۲/۰، ۱ و g/h ۲) بر بازدهی فرایند ارزیابی شد. در همه آزمایش ها، غلظت اولیه رنگ زا برابر با ۲۰۰ و مدت زمان واکنش تا ۹۰ دقیقه در نظر گرفته شد. تحت مقدار بهینه پارامترهای عملیاتی (غلظت الکترولیت: mM۵/۲، pH معادل ۳، غلظت یون فروس: m ۱، چگالی جریان: mA/cm۲ ۲۵/۶، نرخ تزریق ازن: g/h ۲)، بازدهی حذف رنگ در سیستم هیبریدی ازن- الکتروفنتون تنها پس از گذشت ۶۰ دقیقه از زمان واکنش به حدود ۱۰۰ درصد رسید. در مقایسه، هریک از فرایندهای ازن زنی و الکتروفنتون، پس از ۹۰ دقیقه واکنش تحت شرایط بهینه خود، نتوانستند به ترتیب بیش از ۸۹ و ۵۱ درصد حذف رنگ داشته باشند. همچنین نتایج نشان داد که افزایش زمان واکنش تا ۹۰ دقیقه، نامطلوب بودن مقدار همه پارامترهای عملیاتی موردسنجش به جز نرخ تزریق ازن را جبران می کند. این نتیجه، نقش کلیدی ازن را در تولید رادیکال آزاد هیدروکسیل ( ) در فرایند هیبریدی ازن- الکتروفنتون آشکار ساخت. بررسی مدل های سینتیکی نشان داد که سینتیک مرتبه اول با ضریب هم بستگی (R۲) ۹۹۴/۰، در مقایسه با سینتیک مرتبه دوم با ضریب هم بستگی ۵۷۵/۰، از قابلیت بسیار بهتری در تخمین بازدهی فرایند هیبریدی ازن- الکتروفنتون در حذف رنگ، آب حاوی رنگ زای P۴R دارد. به طورکلی، سیستم هیبریدی ازن- الکتروفنتون عملکرد بسیار بهتری نسبت به هر یک از دو فرایند ازن زنی و الکتروفنتون نشان داد و با ایجاد هم افزایی بین دو فرایند، موجب افزایش سرعت واکنش و دستیابی به رنگ زدایی کامل در مدت زمان کوتاه شد. ازاین رو، می توان این فرایند هیبریدی را به عنوان جایگزین مناسبی برای سایر روش های حذف رنگ زا، که عموما از سرعت کم و عدم دستیابی به حذف کامل آلاینده رنج می برند، در نظر گرفت. همچنین، انجام پژوهش در خصوص ابعاد فنی و اقتصادی سیستم هیبریدی ازن- الکتروفنتون، برای پیاده سازی فرایند در مقیاس واقعی، ارزشمند بود.

کلیدواژه ها:

اکسیداسیون پیشرفته ، فاضلاب حاوی رنگ زا ، رنگ زای آزو Ponceau ۴R ، ازن زنی ، الکتروفنتون ، فرایند هیبریدی ازن- الکتروفنتون