بررسي كارايي فرايند پرسولفات فعال شده با حرارت در حذف 4،2-دي نيتروفنل از محيط‌هاي آبي با روش طراحي تركيبي مركزي

Evaluation of efficiency of persulfate activated with heat in 2,4-dinitrophenol degradation from aqueous solution by central composite design method

زمينه و هدف: تركيبات نيتروفنل جزء متداول­ترين تركيبات سمي موجود در پساب صنايع محسوب مي‌شوند، و در اين ميان 2 ،4 - دي نيتروفنل (2, 4-DNP) به‌عنوان سمي‌ترين تركيب در اين گروه مطرح است. هدف مطالعه حاضر بهينه‌سازي حذف 2, 4-DNP با استفاده از پرسولفات فعال شده به روش حرارتي با كاربرد روش طراحي تركيبي مركزي بود. روش بررسي: اين مطالعه تجربي در يك راكتور حرارتي به حجم L 4/5 و بصورت منقطع انجام شد. در اين مطالعه روش طراحي تركيبي مركزي همراه با روش پاسخ سطح براي طراحي آزمايش و بهينه‌سازي پارامترهايي نظير pH اوليه محلول، غلظت­ پتاسيم پرسولفات و دما مورد استفاده قرار ­گرفت. همچنين تاثير غلظت 2, 4-DNP و زمان تماس در شرايط بهينه بررسي شد. يافته‌ها: نتايج حاصل از اين مطالعه نشان داد كارايي حذف 2, 4-DNP با افزايش دما و غلظت پرسولفات پتاسيم و كاهش pH افزايش مي­ يابد. شرايط بهينه براي حذف 99 درصد 2, 4-DNP در غلظت اوليه برابرmg/L 10، زمان تماسmin 30، دماي C° 60، غلظت پرسولفات پتاسيمmM 10 و pH برابر 5 بدست آمد. در شرايط بهينه افزايش غلظت 2, 4-DNP به mg/L 50 كارايي حذف را به 73 درصد كاهش داد. نتيجه‌گيري: اين مطالعه نشان داد استفاده از فرايند پرسولفات فعال شده با حرارت در تجزيه 2, 4-DNP مناسب است و پارامتر دما (0/0001>p) تاثيرگذار­ترين متغير­ است.

Background and Objective: Nitrophenols are among the most common and toxic compounds in industrial effluents that 2, 4 dinitrophenol (2, 4-DNP) is the most toxic compound in this group. The object of this study was to optimize the removal of 2, 4-DNP by thermally activated persulfate using a central composite design. Materials and Methods: This study was performed on a batch thermal reactor with a volume of 4 L. In this study, a central composite design (CCD) with RSM method was used for designing and optimizing the operation parameters such as initial pH of solution, potassium persulfate concentration and temperature. The effect of 2, 4-DNP concentration and reaction time at optimum conditions were also investigated. Results: The results indicated that the degradation rate of 2, 4-DNP was enhanced by increasing the concentration of persulfate and reducing temperature and pH. The optimum conditions for the highest degradation efficiency (99%) were as initial concentration 10 mg/L, reaction time 30 min, temperature 60 °C, Potassium persulfate concentration 10 mmol/L, and pH 5. At the optimum conditions, when 2, 4-DNP concentration was increased to 50 mg /L, the 2, 4-DNP degradation rate decreased to 73%. Conclusion: This study indicated that the heat-activated PS oxidation could be an efficient approach for decomposition of 2, 4-DNP. Temperature was the most influential variable in this regard (p<0.0001).