دفاعیه کارشناسی ارشد (محیط زیست) بررسی عملکرد پلاسمای سرد و فنتون در حذف فنل از محلول آبی

 | تاریخ ارسال: 1401/6/23 | 
دانشجو: خانم نیوشا کاویان
استاد راهنما: دکتر غلامرضا اسدالله فردی
استاد راهنما: دکتر علی حسن‌بیگی
زمان: سه‌شنبه ۲۹ شهریور ماه ۱۴۰۱ ساعت: ۱۶:۰۰
مکان: تهران سالن سمینار دانشکده فنی و مهندسی
چکیده
فنل از آلاینده‌های آلی خطرناک است که در فاضلاب خروجی بسیاری از صنایع مانند پالایشگاه‌ها، کارخانه‌های تولید مواد شیمیایی و کوره‌های زغال سنگ وجود دارد. حجم بالای تولید فنل در فاضلاب و نیز سمیت بالای آن منجر به تکامل روش‌های موجود برای تصفیه فاضلاب می‌شود. در سال‌های اخیر فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته بزرگترین پتانسیل را در حذف آلاینده‌های آلی از خود نشان داده‌اند، که از آن میان استفاده از پلاسما برای تصفیه آب و فاضلاب نوظهورتر بوده و در تلفیق با کاتالیزور‌ها و سایر فرآیندها در حال توسعه می‌باشد. در پژوهش حاضر فرآیند پلاسما/فنتون به منظور حذف فنل از فاضلاب مصنوعی تحت تاثیر پارامترهای گوناگون مورد بررسی قرار گرفته است. برای تصفیه فنل از جت پلاسما با گاز تغذیه آرگون و با توان ۱۰۰ وات استفاده شد.  ابتدا فرآیند پلاسما و پلاسما/فنتون از نظر راندمان حذف فنل مورد مقایسه قرار گرفت و سپس تغییرات پارامترهای زمان تابش پلاسما، غلظت آهن، غلظت اولیه فنل و نیز pH به عنوان فاکتورهای موثر بر فرآیند توسط نرم‌افزار Design Expert ۱۹ به روش طراحی مرکب مرکزی بررسی شد، تا علاوه بر بهینه سازی تعداد آزمایشات، نقاط بهینه هر یک از متعیرها معرفی گردد. نتایج اولیه نشان داد حذف فنل در هر دو سیستم پلاسما به تنهایی و پلاسما/ فنتون از واکنش شبه مرتبه اول پیروی می‌کند. حضور mmol/L
و ۰/۴   آهن در محلول برای تصفیه فنل با غلظت mg/L و ۱۰۰ ، راندمان حذف و ثابت سینتیک شبه مرتبه اول را نسبت به پلاسمای تنها به ترتیب از min-۱ و ۰/۰۸۲۶  و %۵۶/۸ به min-۱ و ۰/۱۸۵۳ و %۸۶/۸۳  بهبود بخشید. تحلیل خروجی نرم‌افزار نشان داد که نقاط بهینه شامل غلظت فنل mg/L و ۴۰ ، غلظت آهن mmol/L و ۰/۸۳ ، زمان آزمایش min و ۱۰ و pH برابر با ۵ می‌باشد که منجر به راندمان حذف بیش از %۹۹ خواهد شد. راندمان حذف فنل با غلظت‌های ۵۰، ۱۰۰ و ۲۰۰ میلی‌گرم بر لیتر ترت بوتانول، به ترتیب به ۹/۵۲، ۶/۴۵ و ۸/۳۱ درصد کاهش یافت. پس از ۱۲ دقیق تابش پلاسما pH نمونه ۵/۹۵ به ۳/۴۲ و دمای نمونه از ۱۹/۳ به ۳۷/۲ درجه سانتیگراد رسید. اکسیژن خواهی شیمیایی (COD) نمونه‌ حاوی ۱۰۰ میلیگرم بر لیتر فنل، تحت تابش پلاسما/فنتون ازmg/L و ۲۴۱ به  mg/L و ۱۶۱   رسید اما بدون حضور آهن به دلیل مصرف پتاسیم دی‌کرومات توسط H۲O۲ اضافی که در محلول وجود دارد، mg/L  و ۲۶۱ به دست آمد. راندمان حذف فنل پس از ۱۰ دقیقه تابش پلاسما در حضور mmol/L و ۰/۴  آهن برای حجم mL و ۵۰، ۸۷ درصد به دست آمد، اما در اثر افزایش حجم راندمان کاهش یافت و برای احجام۱۰۰، ۲۰۰ و ۴۰۰ میلی‌لیتر، به ترتیب به ۷۶، ۴۷ و ۹ درصد رسید. کاهش توان دستگاه منجر به کاهش راندمان حذف از %۵۶/۸ برای توان ۱۰۰ وات به ۱۰/۸ برای ۴۰ وات شد. بازده انرژی برای راندمان ۵۰ درصدی دو سیستم پلاسما و پلاسما/فنتون به ترتیب mg/kWh ۵۶/۱۷۶ و ۱۷۶/۵۶ mg/kWh   و ۷۸۴/۴۱ به دست آمد.

کلمات کلیدی: اکسیداسیون پیشرفته، جت پلاسمای آرگون، فنل، فنتون، تصفیه آب




CAPTCHA

دفعات مشاهده: 48 بار   |   دفعات چاپ: 2 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 0 بار   |   0 نظر