بررسي رنگ زدايي و معدني سازي پساب صنايع تخميري توسط فرايند ازن زني كاتاليزوري: مطالعه سينتيكي و فرايند

Mineralization and Decolorization of Fermentation Industry Wastewater by Catalytic Ozonation Process: Kinetics and Mechanism

سابقه و هدف: ملاس يك تركيب رنگي، سمي و تجزيه ناپذير است كه در فاضلاب صنايع تخميري وجود دارد. در اين تحقيق راندمان و سينتيك حذف رنگ و معدني سازي ملاس پساب كارخانه خميرمايه توسط كاتاليست نانوكامپوزيتي كربني در فرآيند ازن زني كاتاليزوري و منفرد بررسي شده است. مواد و روش ها: پساب رنگي خروجي از سيستم تصفيه بيولوژيكي، لجن فعال كارخانه توليد خميرمايه از ملاس در راكتور استوانه اي جريان نيمه پيوسته ازن زني كاتاليزوري (COP) شد و تاثير پارامترهاي pH اوليه (4-10)، زمان ماند(5- 60 دقيقه)، بر راندمان حذف رنگ و معدني سازي مورد بررسي قرار گرفتند؛ پس از تعيين سينتيك فرايندها، اثر جذب سطحي و استفاده مجدد كاتاليست محاسبه شد و راندمان آن با فرايند ازن زني منفرد (SOP) و كاتاليست كربني گرانوله مقايسه گرديد. يافته ها: راندمان حذف رنگ ملاس موجود در پساب (ADMI 4521) و سينتيك آن در فرايند COP در شرايط بهينه، پس از 60 دقيقه زمان واكنش با غلظت كاتاليست g/L2، به ترتيب به معادل 95 درصد و min-1 0/045 بود، كه اين مقادير در SOP به ترتيب معادل 71 درصد و min-1 0/018 و هم چنين كاتاليست كربني گرانوله 86 درصد و min-1 028/0 بوده است. اين در حالي است كه راندمان معدني سازي در فرايند COPمعادل 74 درصد تعيين گرديد كه در آن مقدار TOC اوليه از mg/L510 با سينتيك حذف min-1 0/023 به mg/L 132 كاهش يافت. استنتاج: كاتاليست نانو كامپوزيتي داراي بالاترين راندمان تجزيه رنگ و حذف مواد آلي در فرايند COP مي باشد و مي توان آن را براحتي توسط آهن ربا بازيافت كرده و بارها مورد استفاده مجدد قرار داد. عمده ترين مكانيسم حذف رنگ اكسيداسيون شيميايي بوده و سهم اندكي به واسطه جذب مي باشد.

Background and purpose: Molasses is colored, toxic and non-biodegradable compound which is found in the wastewater of fermentation industries. This study investigated the kinetic and efficiency of molass dye removal and mineralization in the yeast wastewater using nanocomposite catalysts in ozonation process. Materials and methods: The catalytic ozonation process (COP) of colored effluent of biological treatment of yeast production factory was carried out using semi-continuous flow cylindrical reactor and the effects of operational parameters such as initial pH value (4-10) and reaction time (5-60 min) on removal efficiency of dye and mineralization were investigated. After determining the kinetic parameters of reaction, the effects of some other parameters such as adsorption and reuse of the catalyst were calculated and the efficiency was compared with single ozonation process (SOP) and granular carbon as catalyst. Results: The removal efficiency of dye of molass factories effluent and its kinetic, at the condition of initial dye concentration 4521 ADMI, catalyst concentration 2 g/L and 60 min reaction time were 95% and 0.045 min-1, respectively; while these parameters in SOP and granular activated carbon as catalyst were 71% with 0.018 min-1 and 86% with 0.028 min-1, respectively. But, the mineralization and its kinetic in COP were 74% and 0.023 min-1, respectively, in which initial TOC was decreased from 510 mg/L to 132 mg/L. Conclusion: The nanocomposite was found to have the best efficiency in dye degradation and TOC removal and it is easy to recover and reuse over and over by magnet. The main mechanism of dye degradation in COP was chemical oxidation and less occurred by adsorption.