كارايي و مدل‌سازي فرايند فوتو– الكتروپرسولفات (UV-EPS) با الكترود آندي آهن در تخريب رنگزاي اسيد آبي 25 با طراحي تركيبي مركزي(CCD)

Efficiency and Modeling of UV-Electropersulfate Process via Iron Electrode in the Degradation of Acid Blue 25 Dye Using Central Composite Design

زمينه و هدف: رنگزاها به­دليل داشتن حلقه­هاي آروماتيك، بسيار مقاوم هستند. راديكال سولفات داراي توانايي بالايي در انجام اكسيداسيون پيشرفته است. طراحي آزمايش با روش CCD باعث انجام دقيق و كم هزينه فرايند مي­شود. هدف از اين مطالعه، مدلسازي شرايط بهينه فرايند UV-EPS در تخريب رنگزاي اسيد آبي 25 با طراحي تركيبي مركزي از محيط­هاي آبي بود. مواد و روش­ها: در اين مطالعه تجربي، از يك محفظه واكنش فوتوالكتروشيميايي با دو الكترود آهن، بعنوان آند و دو الكترود تيتانيوم بعنوان كاتد و لامپ جيوه­اي كم فشار جهت پرتوتابي در طول موج 254 نانومتر استفاده شد. متغيرهاي pH(2-4)، جريان DC (75/5-0/1 آمپر)، غلظت پرسولفات (75/0-5/1ميلي­گرم­درليتر) و زمان واكنش(40-20 دقيقه) در غلظت اوليه(50-100 ميلي­گرم­درليتر)، بعنوان پارامترهاي اصلي طراحي لحاظ شدند. همچنين ميزان حذف COD و سينتيك فرايند، اثر هم­افزايي مكانيسم­ها و تاثير حضور رباينده­هاي راديكال در شرايط بهينه تعيين شد. غلظت رنگزا و COD توسط اسپكتروفوتومتر(DR5000) قرايت شد. يافته­ها: نتايج حاصل، مشخص نمود كه كارايي فرايند تحت تاثير متغيرهاي مورد مطالعه است. مدل­سازي، بازده91 درصدي در 01/3pH=، جريان DC برابر 08/1 آمپر، غلظت پرسولفات برابر 30/1 ميلي­گرم­درليتر و زمان واكنش 34 دقيقه، بعنوان بهترين شرايط آزمايش مشخص نمود. ميزان حذف COD در اين شرايط 69 درصد بدست آمد. ضريب همبستگي در اين مدل 84/0 تعيين شد كه نشان دهنده مناسب بودن مدل درجه دوم در طراحي فرايند است. سينتيك فرايند از سينتيك درجه يك پيروي مي­كند. حضور رباينده­هاي راديكال باعث كاهش كارايي شد. نتيجه­گيري: بهينه­سازي با CCD باعث كاهش تعداد آزمايشات و افزايش دقت مي­شود. فرايند مذكور داراي كارايي مناسبي در حذف رنگزا و COD مي­باشد و مي­توان از اين فرايند براي كاهش بار آلودگي فاضلاب­هاي حاوي رنگزا مانند فاضلاب نساجي، قبل از ورود به محيط استفاده نمود.

Background: Dyes are resistant organic matter because they have an aromatic rings. Sulfate radical (SO4●-) is a powerful oxidative radical. The design via CCD, cause the process was done by high accurate and low-cost. The aim of this study was modeling of UV-EPS process to degradation of Acid Blue 25 dye via the CCD from aqueous. Methods: In this experiment study, used to a photoelectrochemical reactor with two iron electrodes as an anode and two titanium electrodes as a cathode and Low-pressure mercury lamp (254 nm). The pH (2-4), Direct Current (0.75-1/5 A), S2O82- concentration (0/5-1/5 mg/l), reaction time (20-40 min) and initial concentration of AB25 (50 -100 mg/l) as a main independed variables were chosen. Also, COD, synergist effect, presence of radical scavenger and kinetic of reaction were studied in optimum conditions. Dye concentration and COD were measured by spectrophotometer (DR5000). Results: The results illustrate that the efficiency of process is affected by the variables. Optimum condition obtained in pH=3/01, DC was 1/08 A, PS was 1/30 mg/l, reaction time was 34 minute and initial concentration equal to 50 mg/l. In this situation efficiency of process was 91 percent. The COD removal in these conditions was 69 percent. The correlation coefficient was 0.84 which indicates that the quadratic model is suitable for process design. The kinetics of reaction followed the first order kinetics. Reduce of efficiency of process in the presence of radical scavenger occur. Conclusion: Optimizing via CCD reduces the number of runs and increases accuracy. This process has a high efficiency in dye and COD removal and this process can be used to reduce the pollutant loading form industrial wastewater, such as textile wastewater, before discharging into the environment.