تعيين پارامترهاي مؤثر بر فرايند نمك‌زدايي سفالينه‌هاي بدون لعاب در سيستم غوطه‌وري با استفاده از روش طراحي آزمايشات پاسخ سطح

Determining the Effective Parameters for Desalination Process of Non-Glazed Potteries in Immersing System Using Response Surface Methodology

نمك‌های محلول باتوجه‌به امكان تبلور مجدد آنها در چرخه‌های تر و خشك‌شدن، از مهم‌ترین عوامل آسیب‌رسان در ساختار مواد متخلخل تاریخی به‌شمار می‌آیند. بنابراین به‌دلیل اهمیت عملیات نمك‌زدایی سفالینه‌های تاریخی كه علاوه‌بر تماس مستقیم شیء تاریخی با آب، شامل مراحلی زمان‌بر و مستلزم مصرف آب فراوان است، بهینه‌سازی این فرایند بسیار مهم خواهد بود. در این پژوهش براساس روش طراحیِ آزمایشات پاسخ سطح (RSM) طرح تركیب مركزی (CCD)، با اعمال تغییرات هدفمند در سیستم غوطه‌وری، پارامترهای مؤثر بر فرایند نمك‌زدایی بررسی شده است. متغیرهای مستقل در این آزمایش‌ها، دمای پخت نمونه، زمان غوطه‌وری، نوع و غلظت ماده فعال‌سطحی (سورفكتانت) و سرعت همزدن در سیستم انتخاب گردید. پایش میزان استخراج كلسیم از شیء با روش طیف‌سنجی جذب اتمی (AAS) انجام شد و مقدار هدایت الكتریكی (EC) آب حمام غوطه‌وری پس از عملیات نمك‌زدایی، به‌عنوان متغیرهای وابسته یا پاسخ، درنظر گرفته شدند. نتایج این پژوهش نشان داد كه دمای پخت قطعه، زمان غوطه‌وری و سرعت همزن، پارامترهای مؤثر بر بیشترین میزان استخراج املاح در این سیستم هستند. نتایج آزمایشگاهی ارزیابی مدل با سه بار تكرار در نقاط بهینه‌، بیش از 85 % با مقادیر پیش‌بینی‌شده پاسخ‌ها از سوی RSM انطباق دارد.

Deterioration of historical porous materials as a result of crystallization of soluble salts is a well-known phenomenon. Optimizing the water consumption in desalination of historical potteries is highly desirable due to safety and conservation of materials. The present paper describes adoption of a response surface methodology (RSM) in central composite design (CCD), through systematic changes in immersing system, to determine the effective parameters of desalination process. The input parameters in the design were consisted of firing temperature, immersing time, agitation rate, type and concentration of surfactant. Electrical conductivity (EC) readings and Ca2+ ions concentration monitoring through atomic absorption spectroscopy (AAS) in the rinse solution were responses of the experiments. The results of this research revealed that the most effective parameters on increasing the salt extraction are firing temperature, immersing time, and agitation rate. The accuracy of modeling optimal ions extraction has been validated by triplicate experiments giving more than 85% conformity with the predicted data by RSM.