عنوان مقاله :
مطالعه كارايي فرآيند بيوالكتروشيميايي داراي الكترودهاي استيل اسفنجي و كربن پارچه‌اي به منظور حذف فنل در محيط‌هاي آبي
عنوان به زبان ديگر :
Performance of bioelectrochemical process using steel wool and carbon cloth electrodes to remove phenol in the aquatic environment
پديد آورندگان :
دهقاني، سميه دانشگاه تربيت مدرس - دانشكده علوم پزشكي - گروه بهداشت محيط، تهران , رضايي، عباس دانشگاه تربيت مدرس - دانشكده علوم پزشكي - گروه بهداشت محيط، تهران , مقيسه، زهره دانشگاه تربيت مدرس - دانشكده علوم پزشكي - گروه بهداشت محيط، تهران , محب راد، بتول دانشگاه تربيت مدرس - دانشكده علوم پزشكي - گروه بهداشت محيط، تهران
كليدواژه :
فرآيند بيوالكتروشيميايي , فنل , بيوالكترود , كربن پارچه اي , استيل اسفنجي
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: تركيبات فنلي، مواد شيميايي صنعتي بوده كه به دليل مخاطرات زيست محيطي و بهداشتي، مورد توجه ويژه قرار دارند. در اين مطالعه، كاربرد سيستم بيوالكتروشيميايي تك محفظه‌اي داراي الكترودهاي كربن پارچه‌اي و استيل اسفنجي با بستر ثابت براي حذف فنل بررسي گرديد.
مواد و روش‌ها: پژوهش حاضر، يك مطالعه تجربي در مقياس آزمايشگاهي بود كه در راكتور پلكسي‌گلاس با حجم موثر يك ليتر و به صورت ناپيوسته انجام گرفت. پس از راه‌اندازي راكتور و پايدار شدن عمل‌كرد سيستم، پارامترهاي موثر بر فرآيند شامل نسبت C/N، غلظت اوليه فنل، ميزان جريان اعمالي و زمان واكنش سنجش گرديد. هم‌چنين تغييرات هدايت الكتريكي، pH و پتانسيل اكسيداسيون احيا (EC/pH/ORP) طي انجام واكنش بررسي شد.
يافته‌ها: نتايج نشان داد كه با افزايش ميزان جريان اعمالي از 2 ميلي‌آمپر به 6 ميلي‌آمپر (ولتاژ مصرفي 9/0 تا2/1 ولت) كارايي فرآيند تجزيه بيوالكتروشيميايي فنل از %65 به %96 افزايش يافت و در C/N برابر با 5 راندمان حذف 100% فنل حاصل گرديد. مقدار انرژي و توان مصرفي سيستم به ترتيب در محدوده KWh/m3 14/0-01/0 و 23/0– 02/0 محاسبه گرديد.
نتيجه‌گيري: آزمايشات انجام شده نشان‌دهنده كارايي موثر بيوراكتور الكتروشيميايي داراي الكترودهاي استيل اسفنجي و كربن پارچه‌اي به دليل رسانايي بالاي الكترودها، دارا بودن سطح موثر بيش‌تر جهت تشكيل بيوفيلم، كاهش دانسيته جريان مورد بهره‌برداري و انرژي مصرفي به منظور حذف فنل از محيط‌هاي آبي مي‌باشد. كارايي اين راكتور مي‌تواند براي حذف ساير تركيبات آلي دير تجزيه‌پذير نيز بررسي شود
چكيده لاتين :
Introduction: Phenolic compounds are industrial chemicals that they are interested in due to the many health and environmental concerns. The aim of this study was to examine bio-electrochemical system performance to remove phenol from synthetic wastewater using a carbon cloth (as a bio-cathode) and steel wool (as a bio - anode) electrodes with a fixed bed.
Materials and methods: The present study was an experimental study in laboratory scale. It was carried out in batch mode using1literplexiglass reactor. After starting up the system, effective parameters on process efficiency, including the C/N ratio, initial phenol concentration, applied current and reaction time were evaluated. Also, electrical conductivity, pH and redox potential (EC /pH /ORP) were studied during the reaction.
Results: The results showed that with increasing the applied current from 2 mA to 6 mA (0.9 to 1.2 V), the bioelectrochemical degradation efficiency was promoted from 65% to 96.26%. The phenol removal was obtained 100% in C/N=5. The energy and power consumption were calculated 0.01- 0.14KWh/m3 and 0.02-0.23, respectively.
Conclusion: The experiments indicated the efficient removal of phenol in wastewater by electrochemical bioreactor using carbon cloth (as bio-cathode) and steel wool (as bio-anode) electrodes.This efficiency was due to the high bioelectrodes conductivity, more surface area for biofilm formation, operating current density and power consumption reduction. The performance of this reactor can also be considered to eliminate other biodegradable organic compounds.
