بهينه سازي حذف رنگزاي دايركت بلو 71 در فرايند اكسيداسيون پيشرفته UV/H2O2 به روش سطح پاسخ

Optimization of Direct Blue 71 (DB71) Removal in UV/H2O2 Process, Using Response Surface Methodology

مقدمه: تركيبات رنگزا از طريق پساب عملياتها و فرايندهاي توليد و مصرف در صنايع مختلف به محيط تخليه مي شوند. اين مواد به دليل سرطان زايي تهديدي براي محيط زيست به شمار مي روند. امروزه فرايند اكسيداسيون UV/H2O2 در مطالعات مختلف براي تخريب رنگزاها گزارش شده است. در اين مطالعه بهينه سازي فرايند حذف رنگزاي دايركت بلو 71 در سيستم UV/H2O2 با استفاده از روش سطح پاسخ انجام شد. روش پژوهش: بر مبناي يك مطالعه تجربي- آزمايشگاهي به روش بهينه D ، بررسي تاثير متغيرهاي مستقل شامل pH ، غلظت پراكسيد هيدروژن و زمان پرتودهي بر راندمان حذف رنگزا با تعداد 25 تيمار انجام شد. بهينه سازي شرايط با استفاده از روش سطح پاسخ و تحليل مدل پيشنهادي به روش آناليز واريانس ANOVA انجام شد. يافته ها: مدل پيشنهادي براي ميزان راندمان حذف رنگزا از نظر آماري در سطح اطمينان95 درصد معني دار و ضعف برازش براي مدل پيشنهادي در سطح اطمينان 95 درصد بي معني بود. راندمان حذف رنگ تابع تغييرات غلظت H2O2 و زمان پرتودهي بود. فرايند تابع تغييرات pH نبود و مقدار راندمان حذف رنگزاي DB71 در شرايط بهينه (220 mg/l پراكسيد هيدروژن و زمان 16 دقيقه)، برابر 2/99 درصد تعيين گرديد. نتيجه گيري: اكسيداسيون فتوشيميايي با پراكسيد هيدروژن يك روش كارآمد براي حذف رنگزاي DB71 از محلولهاي آبي مي باشد. طراحي آزمايش به روش بهينه D مي تواند به نحو مطلوبي فرايند حذف را بهينه سازي نمايد و با كاهش تعداد آزمايشها بهترين شرايط حذف آلاينده را تامين كند.

Introduction: Dye compounds are discharged into environment through wastewater produced during various industrial operations and procedures of production and consumption. Given their carcinogenic characteristics, dyes are threats to the environment. Oxidation by hydrogen peroxide and ultraviolet radiation (UV/H2O2) has been reported in various studies for degradation of dyes. In this study, we aimed to optimize direct blue 71 (DB71) removal by UV/H2O2 process, using response surface methodology. Methods: Based on an experimental study, performed by D-optimal method, effects of independent variables including pH, hydrogen peroxide concentration, and exposure time on dye removal efficiency were studied (a total of 25 treatments). Optimization of conditions and the analysis of the proposed model were performed using response surface methodology and ANOVA test, respectively. Results: The proposed model for dye removal was statistically significant at a confidence level of 95%. Poor model fit was insignificant at a confidence level of 95%. Dye removal efficiency was dependent on H2O2 concentration and radiation time. The process was not pH-dependent and removal efficiency of DB71 at optimal conditions (220 mg/L hydrogen peroxide and irradiation time of 16 min) was 99.2%. Conclusion: Photochemical oxidation with hydrogen peroxide is an effective method for the removal of DB71 from aqueous solutions. Experimental design with D-optimal method can be used to optimize the process, reduce the number of experimental tests, and provide the best conditions for dye removal.