به کارگیری فرآیند کاویتاسیون هیدرودینامیکی به منظور حذف رنگزا و بهینه سازی بر مبنای میزان انرژی مصرفی

بسیاری از آلاینده های موجود در فاضلاب های صنعتی از قبیل رنگزاها به دلیل ماهیت پیچیده و مقاومشان به راحتی به وسیله فرآیندهای متداول تصفیه فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی قابل حذف نمی باشند. بنابراین دستیابی به یک فناوری تصفیه موثر که بتواند مولکول های مقاوم را بطور کامل تجزیه کرده و یا به مولکول های کوچکتر قابل تجزیه با فرآیندهای مرسوم تبدیل کند، امری ضروری به نظر می رسد. کاویتاسیون چنین تکنیک امروزی ای است که به دلیل قابلیت تولید رادیکال های آزاد با فعالیت بالا، به منظور شکست ترکیب های شیمیایی آلی و تجزیه آلاینده های مقاوم به تجزیه بیولوژیکی، مورد بررسی قرار گرفته است. کاویتاسیون هیدرودینامیکی، توانایی به کارگیری در مقیاس بزرگتر به دلیل قابلیت تولید رادیکال های هیدروکسیل در شرایط محیطی با هزینه پایین تر در جهت به کارگیری اقتصادی تر را دارا است. هدف از این پژوهش به کارگیری کاویتاسیون هیدرودینامیکی به منظور تجزیه رنگزای راکتیو مشکی 5 و بهینه سازی پارامترهای موثر بر فرآیند (pH، فشار ورودی، قطر روزنه و غلظت رنگزا) با توجه به میزان راندمان و انرژی مصرفی بود. در این پژوهش تجزیه رنگزای راکتیو مشکی 5 به وسیله کاویتاسیون هیدرودینامیکی مورد بررسی قرار گرفت. 25/8 لیتر محلول رنگی در هر تست مورد آزمایش قرار گرفت. کاویتاسیون از طریق به کارگیری پمپ و صفحه روزنه دار تولید شد. به منظور بهینه سازی فرآیند، آزمایش های مختلف در pHهای 3 الی 11 و نیز با به کارگیری صفحه های با قطر روزنه مختلف 2، 3، 5 و 7 میلیمتر در فشارهای 2، 3، 4 و 5 بار و غلظت های رنگزای 30، 50 و 100 میلی گرم بر لیتر انجام گرفت. با توجه به ولتاژ ثابت برق شهری، جریان الکتریکی به عنوان شاخصی برای انرژی مصرفی به وسیله آمپرمتر مورد اندازه گیری قرار گرفت. نتایج و بحث: با توجه به نتایج با کاهش pH، میزان رنگبری افزایش یافت و صفحه های روزنه دار با قطر روزنه بزرگتر در فشارهای بالاتر راندمان بهتری داشتند. مشاهده گردید که افزایش غلظت اولیه رنگ، سبب کاهش راندمان حذف شد. صفحه با روزنه 7 میلیمتر در فشار ورودی 5 بار، بیشترین بازده را به دست داد ولی با در نظر گرفتن میزان انرژی مصرفی و با توجه به میزان بازده فرآیند به میزان مصرف انرژی، صفحه با قطر روزنه 7 میلیمتر و فشار ورودی 4 بار به عنوان بهینه انتخاب شد. pH برابر با 3، صفحه با روزنه به قطر 7 میلیمتر در فشار ورودی 4 بار و غلظت اولیه رنگزا برابر با 30 میلی گرم بر لیتر (با توجه به میزان انرژی مصرفی پمپ از طریق اندازه گیری جریان الکتریکی و راندمان فرآیند) به عنوان شرایط بهینه در نظر گرفته شد. در این شرایط پس از 120 دقیقه، میزان رنگبری برابر با 21/38 درصد به وسیله کاویتاسیون هیدرودینامیکی به دست آمد. کاویتاسیون هیدرودینامیکی، توانایی به کارگیری در مقیاس بزرگتر به دلیل قابلیت تولید رادیکال های هیدروکسیل در شرایط محیطی را دارا است. مشخص شد که میزان مصرف انرژی عاملی تاثیر گذار در انتخاب شرایط بهینه بود. با کاهش غلظت اولیه رنگزا و pH، میزان حذف رنگ افزایش یافت و صفحه های روزنه دار با قطر روزنه بزرگتر در فشارهای بالاتر راندمان بهتری داشتند.