تأثير فرآيندهاي فنتون و فتوفنتون بر كاهش بار آلي پساب واحد اتيلن اكسيد/اتيلن گليكول پتروشيمي مارون

Effect of Fenton and Photo Fenton Processes on Organic Load Reduction of Ethylene Oxide Ethylene Glycol Plant Effluent of Marun Petrochemical Complex

اتيلن گليكول و اتيلن اكسيد از فرآورده‌هاي پتروشيمي هستند كه در بسياري از صنايع ديگر استفاده مي‌شود. تركيب‌شدن اين مواد در فرآيند توليد اين محصولات شيميايي با آب باعث آلودگي مي‌شود. از ميان روش‌هاي متداول تصفيه شيميايي، روش‌هاي اكسيداسون پيشرفته يكي از روش‌هايي است كه براي تصفيه پساب‌هاي صنعتي استفاده مي‌شود. روش‌هاي اكسيداسيون پيشرفته در حقيقت شامل توليد يك عامل اكسيدكننده بسيار قوي و غير انتخابي (راديكال هيدروكسيل) براي تخريب آلاينده‌هاي آلي در پساب‌هاي صنعتي است. روش‌هاي اكسيداسيون پيشرفته به‌خصوص فرآيندهاي فنتون و فتوفنتون براي حذف و يا تبديل آلاينده‌هاي سمي مقاوم به تجزيه به‌شكل قابل تجزيه‌زيستي استفاده مي‌شود. پژوهش حاضر، با هدف استفاده از فرآيند فنتون به‌منظور كاهش بار آلي پساب واحد اتيلن اكسيد/اتيلن گليكول پتروشيمي مارون و اثر پرتوافكني مايكروويو بر كارآيي اين فرآيند در شرايط بهينه انجام شد. به‌منظور بهينه‌سازي فرآيند فنتون براي كاهش ميزان COD پساب اثر پارامترهاي زمان (15، 30، 60 و 120 دقيقه)، PH (2، 3، 4، 5، 6 و 7)، غلظت فروسولفات (50، 100، 200، 300، 400 و 600 ميلي گرم بر ليتر) و غلظت پراكسيد هيدروژن (250، 500، 750، 1000 و 1250 ميلي‌گرم بر ليتر) مورد بررسي قرار گرفت. سپس اثر غلظت هاي COD (770، 1000، 1800، 2700 ميلي گرم بر ليتر) بر كارآيي واكنش در شرايط بهينه بررسي شد. با درنظر گرفتن شرايط بهينه قبل، اثر پرتوافكني مايكروويو در زمان‌هاي مختلف و توان‌هاي متفاوت پرتوافكني مايكروويو (100، 180، 300، 450، 600 و 800 وات) بر كاهش COD بررسي شد. نتايج نشان دادند كه شرايط بهينه واكنش براي فرآيند فنتون شامل زمان 30 دقيقه، PH برابر 3، غلظت فروسولفات برابر 200 ميلي گرم بر ليتر و غلظت 1000 ميلي گرم بر ليتر پراكسيد هيدروژن بود كه منجر به كاهش 7/63 درصد COD پساب شد. بيشترين حذف COD در استفاده از پرتوافكني مايكرويو (600 وات) پس از 10 دقيقه برابر 65 درصد به‌دست آمد. بررسي اثر غلظت‌هاي مختلف COD بر كارآيي واكنش در شرايط بهينه واكنش در فرآيند فنتون و فتوفنتون نشان داد كه در غلظت 770 ميلي‌گرم برليتر COD بيشترين كارآيي حذف 87 درصد براي فرآيند فنتون و 92 درصد براي فرآيند فتوفنتون به‌دست آمد. در نهايت، نتايج به‌دست‌آمده از اين پژوهش نشان داد كه استفاده از فرآيند فنتون وفتوفنتون مي‌تواند در كاهش COD پساب واحد EO/EO پتروشيمي مارون در مقياس آزمايشگاهي نقش مؤثري داشت و پتانسيل اجرا به‌همراه ساير روش‌هاي تصفيه را مي‌تواند داشته باشد.

The petrochemical industry is a part of chemical industry that produces chemical products using raw materials from oil or natural gas. Ethylene oxide (EO) and ethylene glycol (EG) are petrochemicals used in many other industries. Combining these materials into the process of producing these chemicals with water leads to water pollution. Among the common methods of chemical purification, advanced oxidation processes (AOPs) are one of the methods used to purify industrial wastewater. AOPs include the production of a very strong and non-selective oxidizing agent (hydroxyl radical) to destroy organic pollutants in industrial wastewater. AOPs, particularly the Fenton and photo-Fenton processes, are used to remove or convert toxic pollutants that are recalcitrant. The current study was conducted with the aim of using Fenton process as well as microwave (MW) irradiation to reduce the organic load of EO/EG plant effluent of Marun Petrochemical Complex. In order to optimize Fenton process for effluent COD reduction, the effect of reaction time (intervals of 15, 30, 60 and 120 min), pH (2, 3, 4, 5, 6 and 7), concentrations of ferrous sulfate (50, 100, 200, 300, 400 and 600 mg/L) and hydrogen peroxide concentrations (250, 500, 750, 1000 and 1250 mg/L) were investigated. Then, the effect of COD concentrations (770, 1000, 1800, 2700 mg/L) on reaction efficiency was investigated under previous optimal conditions. The effect of MW irradiation power (100, 180, 300, 450, 600 and 800 W) on COD removal was investigated considering the optimum results of previous sections. The results showed that optimum reaction conditions for FP included time of 30 min, pH 3, ferrous sulphate concentration of 200 mg/L and 1000 mg/L hydrogen concentration, which resulted in a reduction of 73.7% of effluent COD. Furthermore, the highest COD removal by MW irradiation (600 W) after 10 minutes was 65%. Investigating the effect of different concentrations of COD on reaction efficiency in optimal conditions revealed that the highest removal efficiency was for COD concentration of 770 mg/L which resulted in 87 and 92% reduction in Fenton and photo-Fenton process, respectively. Finally, it can be concluded that Fenton and photo-Fenton processes had a high potential in COD reduction of EO/EG plant effluent of Marun Petrochemical Complex in laboratory experiments and could be used in combination with other wastewater treatment methods.