به‌كارگيري روش سطح پاسخ در بهينه‌سازي فرايند انعقاد و لخته‌سازي براي تصفيه آب‌صابون با استفاده از سولفات‌فريك و كلروركلسيم (استفاده از روش سطح پاسخ در تصفيه آب‌صابون)

Application of Response Surface Methodology (RSM) to Optimize Coagulation–flocculation Process for Treatment of Metal Working Fluids Using Calcium Chloride and Ferric Sulfate

اهداف مطالعه حاضر، به‌منظور بهينه‌سازي فرايند انعقاد و لخته‌سازي به‌وسيله كلروركلسيم و سولفات‌فريك در تصفيه آب‌صابون صنعتي به روش سطح پاسخ انجام شد. مواد و روش ها با استفاده از دو منعقدكننده كلروركلسيم و سولفات‌فريك، بازده فرايند انعقاد و لخته‌سازي در حذف اكسيژن لازم شيميايي (COD) و كدورت و ميزان آزادشدن روغن بررسي شد. براي بهينه‌سازي شاخص‌هاي بهره‌برداري از فرايند، شامل pH و مقدار مصرف ماده منعقدكننده، طرح مركب مركزي و روش سطح پاسخ به‌كاررفت. براي محاسبه سه متغير پاسخ، شامل COD و كدورت و روغن آزادشده، از الگوي درجه دوم استفاده شد. يافته ها نتايج نشان داد كه شرايط بهينه در استفاده از كلروركلسيم در فرايند انعقاد و لخته‌سازي برابر با مقدار 4 گرم در ليتر و pH برابر 5/3 با ميزان حذف COD و كدورت و آزادشدن روغن به‌ترتيب برابر با 93 و 96/9 درصد و 31/8 ميلي‌ليتر و ميزان مطلوب‌بودن برابر با 91/2 درصد بود. در زمينه سولفات‌فريك، در شرايط بهينه غلظت 6/5 گرم در ليتر و pH برابر 4/5 با ميزان حذف COD و كدورت و آزادشدن روغن به‌ترتيب 62/1 و 93/6درصد و 13/7 ميلي‌ليتر و ميزان مطلوب‌بودن برابر با 91درصد تخمين زده شد. نتيجه گيري استفاده از منعقدكننده كلروركلسيم در تصفيه آب‌صابون صنعتي، بازده حذف خوبي در حذف شاخص‌هاي آلايندگي بررسي‌شده داشت و درمقايسه‌با منعقدكننده متداول، مقدار مصرف منعقدكننده تقريباً 35درصد كمتر بود؛ اما در زمينه بازده حذف آلاينده‌ها، بازده به‌مراتب بهتري داشت.

Objectives The current study aimed at optimizing the coagulation-flocculation process to treat metal working fluids (MVF) by calcium chloride and ferric sulfate using response surface methodology (RSM). Methods The removal efficiencies of chemical oxygen demand (COD), turbidity, and the amount of released oil via coagulation process using calcium chloride and ferric sulfate as coagulants were studied. Central Composite Design (CCD) and RSM were used to optimize the operating variables including coagulant dosage and pH. Quadratic models were developed for the 3 responses of COD, turbidity, and released oil from MWF. Results The results of the current study indicated that the optimum conditions were calcium chloride dosage of 4 g/L at pH 3.5. The COD, turbidity removal efficiency, and oil releasing from MWF were 93%, 96.9%, and 31.8 mL, respectively and the level of desirability was 91.2%. Optimum condition for ferric sulfate was 6.5 g/L at pH 4.5. The COD, turbidity removal efficiency, and oil releasing from MWF were 62.1%, 93.6% and 13.7 mL, respectively and the level of desirability was 91%. Conclusion Coagulation-flocculation process using calcium chloride, compared with conventional coagulants such as ferric sulfate, was very effective on pollutants removal. Calcium chloride usage was 35% less than common coagulant while removal efficiency was greater.