بررسی کارآیی فناوری اکسیداسیون فتوشیمیایی پیشرفته (APO) در تجزیه رنگزای پلی‌آزوی مستقیم با فرآیند UV/H2O2

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان

2 کارشناس ارشد مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان

چکیده

سالانه در جهان بیش از هفتصد هزار تن  مواد رنگزا، سنتز می شود که 50 درصد آنها آزو هستند .رنگزاهای آزو دارای یک یا چند پیوند آزو (-N=N-) بوده و از مهم‌ترین گروه رنگزاهای سنتزی می‌باشند که در مقادیر زیادی تولید شده کاربردهای زیادی در صنایع مختلف به ویژه صنایع نساجی دارند. هدف از این تحقیق، رنگبری پسابهای رنگی صنایع نساجی و نیز حذف COD حاصل از آنها با استفاده از روش فناوری اکسیداسیون فتوشیمیایی پیشرفته با کاربرد تابش فرابنفش/آب اکسیژنه بوده است. منبع تابش، یک لامپ فرابنفش جیوه ای کم فشار55 وات) (UV-C با شدت تابش 50000 میکرو وات ثانیه بر سانتی‌متر مربع، ماده اکسیدکننده مورد استفاده، پراکسید هیدروژن30 درصد (Merck) و ماده رنگزا، C.I.Direct red 80 ازگروه رنگهای آزو به دلیل کاربرد و مصرف زیاد، به عنوان مدل انتخاب گردید. جهت بررسی پارامترهای مؤثر مانند اثر نور UV، تأثیر زمان تابش نورUV ، غلظت پر اکسید هیدروژن، غلظت اولیه ماده رنگزا و pH، آزمایشها در پنج مرحله مجزا بر اساس روشهای استاندارد، آنالیز گردیدند. نتایج آزمایشها نشان داد پرتوUV  به تنهایی بعد از گذشت 20دقیقه، 33/3 درصد رنگ و 18/4 درصد COD را حذف می نماید. همچنین استفاده از آب اکسیژنه به تنهایی بعد از گذشت 24 ساعت فقط 5/7 درصد رنگ و 3/5 درصد COD را حذف می نماید. در سیستم UV/H2O2 راندمان حذف رنگ در شرایط بهینه پس ازگذشت 5 دقیقه تابش نور UV به 100 درصد می رسد، همچنین درصد حذف  CODحاصل از رنگ در شرایط بهینه پس از 20دقیقه پرتوتابی 77/3 درصد تعیین گردید. شرایط بهینه جهت حذف رنگ (30 میلی‌گرم بر لیتر) و COD حاصل از آن در فرآیند UV/H2O2 شامل غلظت 150 میلی‌گرم بر لیتر از آب اکسیژنه (به صورت خالص) ،pH خنثی و غلظتهای پایین رنگ تعیین گردید. بنابراین سیستم UV/H2O2 روش مؤثری در حذف رنگ و COD حاصل از آن می‌باشد ولی راندمان عوامل تابش فرابنفش و آب اکسیژنه به تنهایی مطلوب نبوده زیرا آنها به تنهایی نمی‌توانند عامل اصلی تجزیه کننده رنگزا یعنی رادیکال هیدروکسیل را به اندازه کافی تولید نمایند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Efficiency of Advanced Photochemical Oxidation (APO) Technology in Degradation of Direct Azo Dye by UV/H2O2 Process

نویسندگان [English]

  • Hossein Movahedian Attar 1
  • Reza Rezaee 2
1 Associate Professor, Department of Environmental Health Engineering, Isfahan University of Medical Sciences
2 M.Sc. Graduate, Department of Environmental Health Engineering ,Isfahan University of Medical Sciences
چکیده [English]

Every year more than 700,000 tons of dyestuff is produced, 50% of which is azo. Azo dyes contain one or more azo bonds (-N=N-) and are among the most important synthetic dyes because they are produced in high amounts and also have many applications in different industries especially in textile industries. This study was done to investigate dye removal of dyed effluents in textile industries as well as COD removal through advanced photochemical oxidation by the application of UV/ H2O2. A low-pressure 55-watt (UVC) mercury ultraviolet lamp as radiation source and H2O2 30 %( Merck) as oxidant were used. Dyestuff of C.I. Direct Red 80 of azo group was selected as model due to its high use and application. Some important parameters such as the effect of UV, duration of UV radiation, H2O2 concentration, dyestuff concentration and pH were studied in five separate stages based on the standard methods. The results showed that after 20 minutes, UV individually could remove 33.3 and 18.4 percent of color and COD, respectively; while, H2O2 could remove only 5.7% of color and 3.5%  of COD after 24 hr. In UV/ H2O2 system, color removal reaches 100% in optimum conditions after 5 min radiation; however, after 20 min of radiation, COD removal was 77.3 %. Optimum conditions for color removal (30 mg/L) and the COD resulting from the color in H2O2 process included 150 mg/L of pure H2O2, neutral pH and low concentrations of color. Therefore, UV/H2O2 system proved to be an effective method for removing color and the COD produced by color. However, removal efficiency of UV radiation and H2O2 individually was not appropriate because they can not individually generate enough OH˚ radicals, which are the main decomposing agents.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ultraviolet Ray
  • Hydrogen peroxide
  • Azo dye
  • Advanced Photochemical Oxidation (APO)

1- محمودی، ن. م.، آرامی، م.، و یوسفی لیمائی، ن. (1383). بررسی تأثیر ساختار شیمیایی در تجزیه فوتوکاتالیزی رنگزاهای نساجی با فرآیند فوتوکاتالیز (UV / TiO2 / H2O2) . نهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، 1060 - 1066.

2- بهنژادی، م.ع.، دانشور ، ن.، ربانی، م.، مدیر، ن. (1383). مدل‌سازی سینتیکی تخریب و رنگزدایی فتوکاتالیستی یک رنگ منوآزو از صنعت نساجی در فرآیند UV/TiO2. نهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، 851-864 .

3- سواری پور، ن. (1381). تخریب فوتوکاتالیتیکی رنگهای آزو و تیول‌ها به وسیله نیمه هادی روی اکسید. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده شیمی، دانشگاه اصفهان.

4- Oppenlander, T. (2002). Photochemical purification of water and air, 1st Ed., Weinheim, Wiley – VCH verlag.

5 -U.S.Environmental Protection Agency (1998). Advanced photochemical oxidation processes,Cincinnati,Ohio: EPA / 625/ R – 98/004. P.3-23, 3-24.

6- Georgiou, D., and Melidis, P. (2002). “Degradation of azo –reactive dye by ultra violet radiation in the presence of hydrogen peroxide.” J. Dyes and Pigments, 52, 69-78.

7- Masschlein, W. (2003). Ultraviolet light in water and wastewater sanitation, 1st Ed., Lewis Pub,WashingtonDC.

8- APHA, AWWA and WEF. (1998). Standard methods for the examination of water and wastewater, 20th  Ed.,WashingtonDC.

9- محمودی، ن. م.، آرامی، م.، و یوسفی لیمائی، ن. (1383). رنگبری پسابهای رنگی صنایع نساجی با فناوریهای اکسیداسیون نوری پیشرفته (فرآیندهای فوتو شیمیایی و فوتوکاتالیزی). نهمین کنگره ملی در مهندسی شیمی ایران، 2936- 2945.

10- Edwards, J.C. (2002). “Investigation of color removal by chemical oxidation for three reactive textile dyes and spent textile dye wastewater.” MS thesis, Virginia Polytechnic Univ., 4-8, 43-44.

11- دانشور، ن.، و ختائی، ع. ر. (1383). مدل‌سازی فرآیند حذف رنگ اسیدآبی 9 از آبهای آلوده در حضور پراکسید هیدروژن تحت تابش نور UVC. نهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، 2306- 2317.

12- Muruganandham, M., and Swaminathan, M. (2003). “Photochemical oxidation of reactive azo dye with UV/H2O2 process. ” J. Dyes and Pigments, 62, 171-177.