بررسی قابلیت استفاده از فرآیند الکتروکواگولاسیون با استفاده از الکترودهای آلومینیومی در حذف فلز سنگین کروم ((Cr+6 از محیط‌های آبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده بهداشت و مرکز تحقیقات محیط زیست، دانشگاه علوم پزشکی تهران

2 دانشجوی دکترای بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی تهران

3 استاد دانشکده بهداشت و انستیتو تحقیقات بهداشتی، دانشگاه علوم پزشکی تهران

4 استاد دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران

5 دانشیار دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران

چکیده

هدف از این مطالعه ارزیابی راندمان حذف کروم از فاضلابهای صنعتی توسط فرآیند الکتروکواگولاسیون است. این بررسی یک مطالعه تجربی در مقیاس آزمایشگاهی است که به شکل پایلوت به انجام رسید. یک مخزن شیشه ای به حجم 87/1 لیتر (حجم مؤثر یک لیتر) حاوی چهار الکترود صفحه‌ای از جنس آلومینیوم جهت مطالعه مورد استفاده قرار گرفت. الکترودها به روش دو قطبی به یک منبع تغذیه (به منظور تبدیل جریان برق متناوب به مستقیم) متصل شدند. در ابتدا مخزن با فاضلاب سنتتیک حاوی فلز سنگین کروم در غلظتهای اولیه 5، 50 و 500 میلی‌گرم بر لیتر پر شد و سپس عملیات واکنش آغاز گشت. درصد حذف یون کروم در مقادیر pH  برابر 3، 7 و 10 ، در گستره پتانسیل الکتریکی 20، 30 و 40 ولت و در زمانهای واکنش 20، 40 و 60 دقیقه تعیین مقدار شد. نتایج آزمایش‌ها حاکی از آن بود که بالاترین راندمان حذف یون کروم در pH برابر 3 و اختلاف پتانسیل 40 ولت حاصل می‌شود. از طرفی نتایج نشان داد که با افزایش غلظت یون کروم زمان مورد نیاز برای دستیابی به راندمان حذف مناسب نیز می‌باید افزایش یابد. در مجموع مشخص شد که فرآیند الکتروکواگولاسیون با استفاده از الکترودهای آلومینیومی به عنوان روشی مناسب و مطمئن جهت تصفیه پسابهای حاوی فلز سنگین کروم می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد و با توجه به راندمان بالای حذف می‌توان پساب خروجی را با اطمینان در محیط تخلیه نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Chromium (Cr+6) Removal from Aqueous Environments by Electrocoagulation Process Using Aluminum Electrodes

نویسندگان [English]

  • Amir Hossein Mahvi 1
  • Edris Bazrafshan 2
  • Ali Reza Mesdaghinia 3
  • Simin Naseri 4
  • Forough Vaezi 5
1 Assist. Prof., School of Environmental Health, Tehran University of Medical Sciences
2 PhD Student of Environmental Health, Tehran University of Medical Sciences
3 Prof. of School of Environmental Health and Health Research Institute, Tehran University of Medical Sciences
4 Prof. of School of Environmental Health, Tehran University of Medical Sciences
5 Assoc. Prof., School of Environmental Health, Tehran University of Medical Sciences
چکیده [English]

The performance of electrocoagulation, with aluminum sacrificial anode, has been investigated. for removal of Cr (VI)), Several working parameters, such as pollutant concentration, pH, electrical potential, COD, turbidity, and reaction time were studied in an attempt to achieve higher removal efficiency levels. Solutions of varying chromium concentrations (5-50-500 ppm) were prepared. To follow the progress of the treatment, samples of 25ml were taken at 20 min intervals for up to 1 h and then filtered (0.45 μ) to eliminate sludge formed during electrolysis. The pH of the initial solution was also varied to study its effects on chromium removal efficiency. Results obtained with synthetic wastewater revealed that the most effective chromium removal efficiency could be achieved when a constant pH level of 3 was maintained. In addition, increased electrical potential, within the range of 20-40V, enhanced treatment rate without affecting the charge loading, but required reduced metal ion concentrations to below admissible standard levels. The process was successfully applied to the treatment of an electroplating wastewater where an effective reduction of Cr (VI) concentration below standard limits was obtained just after 20-60 min. The method was found to be highly efficient and relatively fast compared to conventional techniques. Thus, it may be concluded that electrocoagulation process has the potential to be utilized for the cost-effective removal of heavy metals from water and wastewater.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electrocoagulation
  • Aluminum Electrodes
  • Chromium Removal
  • Aqueous Environments
1- Dantas, C., Neto, T., and Moura, A. (2001). “Removal of chromium from aques solution diatomittreated with microemulsion.” J. Wat. Res., 35 (9), 2219-2224.

2- Pak, D., Chung, D., and Jeh, B. (2001). “Design parameters for an electrochemical cell with porous electrode to treat metal ion solution.” J. Wat. Res., 35 (1), 57-68.

3- Chaudhary, A., Goswami, N., and Grimes, S. (2003). “Electrolytic removal of hexavalent chromium from aqueous solutions.” J. Chemical Technology and Biotechnology, 78,877–883.

4- Adhoum, N., Monser, L., Bellakhal, N., and Belgaied, J.E. (2004). “Treatment of electroplating wastewater containing Cu2+, Zn2+ and Cr(VI) by electrocoagulation.” Journal of Hazardous Materials, B112,  207–213.

5- Pansward, T., Chavalparit, O., Sucharittham, Y., and Charoenwisedsin, S. (1995). “A bench-scale study on chromium recovery from tanning wastewater.” J. Wat. Sci. Tech., 31 (9), 73-81.

6- Echenfelder, W.W. (2000). Industrial water pollution control, 3rd Ed., McGraw-Hill, Boston.

7- Nemerow, N., and Dasgupta, A. (1991). Industrial and hazardous waste treatment, 2nd Ed., Van Nostrand Reinhold.

8- Mollah, M.Y., and Schennach, R., Parga, J.R. and Cocke, D.L. (2001). “Electrocoagulation (EC) – science and applications.” Journal of Hazardous Materials, B84, 29–41.

9- Gao, P., Chen, X., Shen, F., and Chen, G. (2005). “Removal of chromium (VI) from wastewater by combined electrocoagulation-electroflocation without a filter.” Separation and Purification Technology, 43, 117-123.

10- Holt, P., Barton, G., and Mitchell, C. (1999). Electrocoagulation as a wastewater treatment, The Third Annual Australian Engineering Research Event, 23-26 November Castlemaine, Victoria.

11- Kongsricharoern, N., and Polprasert, C. (1995). “Electrochemical precipitation of chromium from an electroplating wastewater.” Water Sci. Technol., 31 (9), 109-117.

12- Vik, E., Carlson, D., Eikum, A., and Gjessing, E.T. (1984). “Electrocoagulation of potable water.” Water Res., 18. 1355–1360.

13- Chen, X., Chen, G., and Po, L. (2000). “Separation of pollutants from restaurant wastewater by electrocoagulation.” Sep. Purif. Technol., 19, 65–76.

14- Kobya, M., Taner Can, O., and Bayramoglu, M. (2003). “Treatment of textile wastewaters by electrocoagulation using iron and aluminum electrodes.” J. Hazardous Materials, B100, 163–178.

15- Letterman, R., Amirtharajah, A., and O’Melia, C. (1999). A handbook of community water supplies, 5th Ed., AWWA, McGraw-Hill, New York.

16- Holt, P., Barton, G., Wark, M., and Mitchell, A. (2002). “A quantitative comparison between chemical dosing and electrocoagulation.” Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects, 211, 233–248.

17- Khosla, N., Venkachalam, S., and Sonrasundaram, P. (1991). “Pulsed electrogeneration of bubbles for electroflotation.” J. Appl. Electrochem., 21, 986–990.

18- Ratna Kumar, P, Chaudhari, S., Khilar, K.C., and Mahajan, S.P. (2004). “Removal of arsenic from water by electrocoagulation.” Chemosphere, 55, 1245–1252.

19- Adhoum, N., and Monser, L. (2004). “Decolourization and removal of phenolic compounds from olive mill wastewater by electrocoagulation.” Chemical Engineering and Processing, 43, 1281–1287.

20- Daneshvar, N., Ashassi Sorkhabi, H., and Kasiri, M.B. (2004). “Decolorization of dye solution containing Acid Red 14 by electrocoagulation with a comparative investigation of different electrode connections.” Journal of Hazardous Materials, B112, 55–62