بهينه‌سازي حذف تركيبات فنلي از فاضلاب در فرآيند اكسيداسيون الكتروشيميايي با آندهاي كاتاليستي و جداساز سلولزي

Optimization of phenolic compounds removal from wastewater in electrochemical oxidation process using catalytic anodes and cellulosic separator

زمينه‌ و‌ هدف: تركيبات فنلي از جمله آلاينده‌هاي مقاوم به تجزيه بيولوژيك هستند و حذف موثر آن ها از محيط آب و فاضلاب از نظر بهداشتي و زيست محيطي داراي اهميت است. مطالعه حاضر با هدف بررسي كارايي فرآيند اكسيداسيون الكتروشيميايي در حذف تركيبات فنلي با استفاده از يك رآكتور دوقسمتي جريان مداوم انجام شد. روش‌كار: رآكتوري حاوي آندهاي كاتاليستي SnO2-Sb، كاتدهاي آهن و يك جداساز سلولزي براي تفكيك محفظه آند از محفظه كاتد استفاده شد. تاثير متغيرهاي غلظت اوليه فنل (40/88-14/12 ميلي‌گرم بر ليتر)، زمان ماند (82/77-32/23 دقيقه) و شدت جريان برق (0/42-0/18 آمپر) بر كارايي حذف و غلظت باقي‌مانده TPh و انرژي مصرفي با استفاده از متدولوژي سطح پاسخ تعيين شد. يافته‌ها: كارايي حذف TPh بيش از همه به فاكتور زمان ماند و پس از آن به ترتيب به شدت جريان برق و غلظت اوليه آلاينده وابسته بود. غلظت اوليه آلاينده، مهم‌ترين عامل موثر بر غلظت باقي‌مانده TPh در پساب تعيين شد. انرژي مورد نياز (kWh m?3) عمدتاً توسط فاكتور زمان ماند و سپس شدت جريان برق كنترل شد و مستقل از غلظت اوليه آلاينده بود. تحت شرايط بهينه، كارايي حذف TPh %93/21 به‌دست آمد كه با مصرف انرژي 40/34 كيلووات ساعت بر متر مكعب حاصل شد. در اين شرايط، باقي‌مانده تركيبات فنلي در پساب خروجي از رآكتور در سطح 1 ميلي‌گرم بر ليتر قرار داشت كه با استاندارد تعيين شده توسط سازمان حفاظت محيط زيست ايران براي تخليه به آب‌هاي سطحي همخواني داشت. نتيجه‌گيري: فرآيند الكترواكسيداسيون با جداساز سلولزي كارايي بسيار بالايي براي حذف تركيبات فنلي دارد و قادر است حدود مجاز تخليه پساب به محيط را برآورده كند.

Backgrounds & Objectives: Elimination of phenolic compounds which is considered as resistant pollutants to biological degradation has a great importance. This study aims to investigate the electrochemical oxidation process efficiency in removal of phenol compounds using a continuous and divided rector. Materials & Methods: The catalytic anodes of Ti/SnO2-Sb and cathodes of iron were employed in a reactor divided into anolyte and catholyte chambers by a cellulosic separator. The influence of initial phenol concentration (14.12?40.88 mg L?1), retention time (32.23?82.77 min), and current intensity (0.18?0.42 A) on TPh removal efficiency, TPh residual concentration, and energy consumption was investigated using response surface methodology. Results: The results showed that TPh removal efficiency strongly depends on retention time, followed by current intensity and initial phenol concentration. The importance order of factors affecting on TPh residual concentration were distinguished as initial TPh concentration > retention time > current intensity. The energy consumption in terms of kWh m?3 is mostly affected by retention time and then current intensity, and irrespective of initial phenol concentration. Under the optimal conditions, removal efficiency of 93.21%, residual concentration of 1 mg L?1, and energy consumption of 34.40 kWh m?3 is achieved. Conclusion: Based on the obtained results, the electro-oxidation is a very efficient process for diminution of wastewater phenolic content, and is able to set the allowable limits to discharge to the environment.