رنگ زدایی از پساب صنعت کاغذ و بسته بندی با استفاده از فرآیندهای اکسایش فنتون و شبه فنتون

نویسندگان

1 گروه شیمی کاربردی، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران

2 گروه شیمی کاربردی، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران، نویسنده مسئول

چکیده

امروزه با استفاده از اکسید­کننده­های کارا، امکان رنگ­زدایی و حذف انواع آلاینده­های آلی سرطان زا از فاضلاب کارخانه خمیر و کاغذ از یک سو و نیز امکان تخریب لیگنین، ترکیبات فنلی و همی سلولزهای موجود در خمیر حل شونده مورد استفاده در صنایع بسته­بندی از سوی دیگر میسّر می­گردد. در بسیاری از مطالعات نشان داده شده که ساختار پیچیده و آروماتیکی رنگ­ها به عنوان الگو و نماینده برگزیده­ای از ترکیبات سمّی مورد نظر در صنعت خمیر و کاغذ هستند و چنانچه اکسید­کننده­ای بتواند مولکول رنگ را تخریب نماید، به طور حتم می­تواند سایر ترکیبات آلی سمّی متشکله این صنایع را نیز تجزیه و تخریب کند. در این مطالعه، عملکرد فرآیندهای اکسایش پیشرفته فنتون و شبه فنتون، برای رنگ­زدایی و حذف انواع آلاینده­های آلی از پساب رنگی صنت کاغذ­سازی و بسته­بندی ارزیابی گردیدند. در این مطالعه به عنوان نمونه، تجزیه محلول آبی حاوی رنگ" اسید سبز 20" بررسی شده است. مهم­ترین شاخص­های عملیاتی در حذف رنگ از این پساب­ها، تعیین و بهینه­سازی شدند که این عوامل عبارتند از:pH  اولیه، غلظت اکسنده، غلظت و نوع کاتالیزگر ]آهن (II,III,IV)، سریم، پتاسیم، آلومینیوم، سدیم و روی[، غلظت اولیه رنگ، شدّت جریان پساب ورودی و حجم اولیه پساب، در نهایت پس از گذشت مدّت زمان 10 دقیقه، درصد راندمان حذف رنگ 99% و درصد راندمان حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی برای پساب شبیه­سازی شده رنگی به 93% و برای پساب حقیقی کاغذ­سازی به 90% رسید که بیانگر تجزیه و تخریب رنگ و سایر مواد آلی، به مواد غیر­سمّی و بی­رنگ، توسط اکسیداسیون فنتون و شبه فنتون است. همچنین ارزیابی حذف پساب در دو مقیاس غیر­پیوسته و نیمه پیوسته انجام گردید. در این مطالعه مشخص گردید که علاوه بر کاتالیزگر آهن دو ظرفیتی با منشأ سولفات آهن در فرآیند فنتون، آهن موجود در فرات پتاسیم و نیز سریم موجود در آمونیوم سریم نیترات، به طور جداگانه قادر می­باشند که فرآیندهای اکسیداسیون شبه فنتون را سریع­تر و با درصد راندمان حذف رنگ برابر 99% به خوبی هدایت کنند. مکانیسم اکسیداسیون فنتون با مدل سینتیک درجه اول تطابق قابل قبولی را نشان داد (987/0= R2) و ثابت سرعت k1 برابر(1/min)43/0 تعیین گردید.

کلیدواژه‌ها

مراجع

  1. Zaied, M., Bellakhal, N.(2009). "Electrocoagulation treatment of black liquor from paper industry". Journal of Hazardous materials, 163, (2–3), 995-1000.
  2. Florenza, X., Solano, A.M.S., Centellas, F., Martinez-Huitle, C.A., Brillas, E., Garcia-Segura, S. (2014)." Degradation of the azo dye Acid Red 1 by anodic oxidation and indirect electrochemical processes based on Fenton's reaction chemistry. Relationship between decolorization, mineralization and products". Electrochimica Acta, 142, 276-288.
  3. Ralph, G., Stahl, J. (1991). "The genetic toxicology of organic compounds in natural waters and wastewaters". Ecotoxicology and environmental safety, 22, (1), 94-125
  4. Pearce, C.I., Lloyd, J.R., Guthrie, J.T. (2003). "The removal of colour from textile wastewater using whole bacterial cells: a review". Dyes and pigments, 58 (3), 179-196.
  5. McKay, G., Otterburn, M.S., Aga, D.A. (1985)."Fullers earth and fired clay as adsorbent for dye stuffs, equilibrium and rate constants". Water, Air, & Soil pollution. 24(3), 307-322.
  6. Gregory, A. R., Elliot, J., Kluge, P. (1981). "Ames testing of direct black 38 parallels carcinogenicity testing". Journal of Applied Toxicology, 1(6), 308-313.
  7. Karaca,H., Smilanick, J. L. (2011). "The influence of plastic composition and ventilation area on ozone diffusion through some food packaging materials". Postharvest biology and technology, 62, (1), 85-88.
  8. Ouyang, X., Tan, Y., Qiu, X. (2014). "Oxidative degradation of lignin for producing monophenolic compounds". Journal of fuel chemistry and technology, 42, (6), 677-682.
  9. Chen, W., Yu, H., Liu, Y., Chen, P ., Zhang, M., Hai, Y. (2011). "Individualization of cellulose nanofibers from wood using high-intensity ultrasonication combined with chemical pretreatments". Carbohydrate polymers, 83, (4), 1804-1811.
  10. Maqsood, S., Al Haddad, N. A., Mudgil, P. (2016). "Vacuum packaging as an effective strategy to retard off-odour development, microbial spoilage, protein degradation and retain sensory quality of camel meat". LWT - Food science and technology, 72, 55-62.
  11. Eskelinen, K., Särkkä, H., Kurniawan, T. A., Sillanpää, M. E. T. (2010). "Removal of recalcitrant contaminants from bleaching effluents in pulp and paper mills using ultrasonic irradiation and Fenton-like oxidation, electrochemical treatment, and/or chemical precipitation: A comparative study". Desalination, 255, (1–3), 179-187.
  12. Merayo, N., Hermosilla, D., Blanco, L., Cortijo, L., Blanco, A. (2013). "Assessing the application of advanced oxidation processes, and their combination with biological treatment, to effluents from pulp and paper industry". Journal of Hazardous materials, 262, 420-427.
  13. Xu, M., Wang, Q., Hao, Y. (2007). "Removal of organic carbon from wastepaper pulp effluent by lab-scale solar photo-Fenton process". Journal of hazardous materials, 148, (1–2), 103-109.
  14. Glaze, W. H., Kang, J.W. (1987). "The chemistry of water treatment processes involving ozone, hydrogen peroxide and ultraviolet radiation", Journal of ozone science & Engineering, 9, 335-352.
  15. Schiavello, M. (1988). "Photocatalysis & environment, Trends & Applications", Ishers dordechet, first ed.
  16. Anantha Singh, T. S., Ramesh, S.T. (2014). "An experimental study of CI Reactive Blue 25 removal from aqueous solution by electrocoagulation using Aluminum sacrificial electrode: kinetics and influence of parameters on electrocoagulation performance". Desalination and water treatment, 52, 2634-2642.
  17. Hashemian, S., Tabatabaee, M., Gafari, M.(2013). "Fenton oxidation of methyl violet in aqueous solution". Journal of chemistry, 509097, 1-6.
  18. Hsueh, C.L., Huang, Y.H., Wang, C.C., Chen, C.Y. (2005). "Degradation of azo dyes using low iron concentration of Fenton and Fenton-like system". Chemosphere, 58, 1409-1414.
  19. Hashemian, S. (2013). "Fenton-like oxidation of malachite green solutions: kinetic and thermodynamic study". Journal of chemistry, 809318, 1-7.
  20. APHA-AWWA, WPCF. (2005). "Standard methods for the examination of water and wastewater", American public health association, Washington, DC, twenty-first ed.
  21. Raquel, F., Nogueira, P., Guimarães, J. R. (2000). "Photodegradation of dichloroacetic acid and 2,4-dichlorophenol by ferrioxalate/ H2O2 system". Water research, 34, 895-901.
  22. Kang, Y. W., Hwang, K.Y. (2000). "Effects of reaction conditions on the oxidation efficiency in the Fenton process". Water research, 34, 2786-2790.
  23. Tang, W. Z., Huang, C. P. (1996)."2,4-Dichlorophenol oxidation kinetics by fenton's reagent". Environmental technology, 17, 1371- 1378.
  24. Jafari mansoorian, H., Bazrafshan, E., Yari, A., Alizadeh, M. (2014). "Removal of Azo dyes from aqueous solution using fenton and modified fenton processes". Health Scope, 3(2), e15507.
  25. Sun, J. H., Sun, S. P., Wang, G. L., Qiao, L.P. (2007). "Degradation of azo dye Amido black 10B in aqueous solution by Fenton oxidation process". Dyes and pigments, 74 (3), 647-652.
  26. Nidheesh, P.V., Gandhimathi, R.
  27. (2014)."Trends in electro-Fenton process for water and wastewater treatment: An overview". Desalination, 299, 1-15.
  28. Huang, Y. H., Huang, Y.F., Chang, P.S., Chen, C.Y. (2008)."Comparative study of oxidation of dye-reactive black B by different advanced oxidation processes: Fenton, electro-fenton and photo-fenton". Journal of hazardous material,154 (1), 655- 662.
  29. Zhou, M., Yu, Q., Lei, L., Barton, G. (2007)."Electro-Fenton method for the removal of methyl red in an efficient electrochemical system". Separation and purification technology, 57(2), 380-387.
  30. Barbusiński, K., Majewski, J. (2003)."Discoloration of azo dye acid red18 by Fenton reagent in the presence of ironpowder". Polish Journal of environmental studies, 2, 151-155.
  31. Wu, C., Jin, L., Zhang, P., Zhang, G., (2015). "Effects of potassium ferrate oxidation on sludge disintegration, dewaterability and anaerobic biodegradation". International biodeterioration & biodegradation, 102, 137-142.
  32. Keshmirizadeh, E., Modarress, H., Didehkhani, R., (2016). "The fast decolorization of reactive red 31(RR31) dyesolution by ceric ammonium nitrate (CAN)". Desalination and water treatment, 57, 12274–12280.
  33. Jahedi, F., Modarress, H., Keshmirizadeh, E. (2016). "Decolorization of cationic and anionic textile blue dyes from aqueous solution with advanced oxidation process using H2O2 and various catalysts". Journal of applied chemical research, 10, 57- 64.
  34. Levenspiel, O. (1999). "Chemical reaction engineering", New York, NY: John Wiley & Sons, Inc., 3rd Edition, 48-49.
  35. Ashraf, S. S., Rauf, M.A., Alhadrami, S. (2006). "Degradation of methyl red using fenton's reagent and the effect of various salts". Dyes and pigments, 69, 74–78.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 مهر 1395
  • تاریخ بازنگری: 07 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش: 28 شهریور 1397

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار