ارزيابي حذف رنگزاي راكتيو سبز 19 توسط فرايند اكسيداسيون پيشرفته ازن/تابش فرابنفش

Evaluation of the Removal of Reactive Green 19 by Using O3/UV Advanced Oxidation Process

كمبود آب يك تهديد جهاني است و تصفيه پساب‌هاي صنعتي براي جلوگيري از پيامدهاي نامطلوب محيط زيستي امري ضروري است. فرايندهاي اكسيداسيون پيشرفته، آلاينده‌هاي آلي را با توليد گونه‌هاي فعال اكسيژن بدون پسماندهاي ثانويه تخريب مي‌كنند. در اين پژوهش، حذف ماده رنگزاي راكتيو سبز 19 (RG19) از محيط آبي با استفاده از فرايند ازن‌زني تحت تابش فرابنفش (O3/UV) بررسي شد. سامانه با جريان چرخشي مجهز به لامپ UV و مخزن ازن‌زني براي تخريب ماده رنگزا به‌كار گرفته شد و غلظت RG19 توسط دستگاه اسپكتروفتومتر در طول موج جذب بيشينه 625 نانومتر اندازه‌گيري شد. مقايسه حذف RG19 توسط فرايندهاي O3 و O3/UV نشان داد كه فرايند تركيبي (O3/UV) در شرايط عملياتي مشابه كارايي رنگ‌زدايي بيشتري دارد. به‌علاوه، نتايج به‌دست آمده نشان داده كه راندمان حذف با افزايش مقدار ازن و كاهش غلظت ماده رنگزا افزايش مي‌يابد و فرايند رنگ‌زدايي به‌طور مؤثري در شرايط بازي به‌دليل افزايش توليد راديكال‌هاي هيدروكسيل انجام مي‌شود. سينتيك شبه مرتبه اول براي حذف RG19 مشاهده شد. انرژي الكتريكي به ازاي هر مرتبه (EEO) با استفاده از فرايند تركيبي O3/UV در pH مطلوب كاهش يافت كه نشان‌دهنده اثر هم‌افزايي مناسب فرايندهاي فتوليز و ازن‌زني است. در نهايت روش طراحي تركيب مركزي با موفقيت براي پيش‌بيني درصد كارايي حذف در pH برابر 10 براي متغيرهاي مستقل شامل غلظت (RG19 379/6 تا 1220/4 ميلي‌گرم در ليتر)، دبي جرمي ازن (2/5 تا 7/2 گرم در ساعت) و زمان فرايند (4/8 تا 55/2ميلي‌گرم در ليتر) با عملكرد مناسب (0/99 = R2) و بهينه‌سازي فرايند به‌كار گرفته شد. رنگ‌زدايي از RG19، توسط فرايند O3/UV با موفقيت انجام گرفت. بعد از بررسي تأثير پارامترهاي عملياتي بر درصد رنگ‌زدايي، مدل غيرخطي CCD براي پيش‌بيني درصد حذف توسعه يافت و يكي از شرايط بهينه براي تخريب كامل ماده رنگزا به‌صورت غلظت رنگ 524 ميلي‌گرم در ليتر دبي جرمي ازن 7 گرم در ساعت و زمان فرايند 54 دقيقه در pH برابر 10 پيش‌بيني شد كه به‌صورت آزمايشگاهي نيز به‌طور قابل قبولي تأييد شد. به‌دليل اثر هم‌افزايي فتوليز و ازن‌زني، انرژي الكتريكي مصرفي در pH بهينه كاهش مي‌يابد.

Recently, water crisis has been a global threat for most countries, particulately for midelist countries. In this regard industrial wastewaters treatment is a vital to prevent unfavorable environmental consequences. Advanced oxidation processes are the preferred treatment process for the removal of resisitant organic pollutants without producing secondary wastes. In this research study, the removal of RG19 from aqueous solution was studied by O3/UV processes. A recirculation system equipped with an UV lamp and ozonation tank was applied for the degradation of model di-azo dye from textile industry. The RG19 concentration was measured using a spectrophotometer at 625 nm. Comparison of RG 19 removal by O3 and O3/UV showed that, under same operational condition, the combined process had more decolorization efficiency (DE%). Moreover, the experimental results revealed that the DE% increased by increasing the ozone amount and decreasing the concentration of RG19. The efficiency of degradation process was performed at the basic (alkali) condition due to the production of extra hydroxyl radicals. The pseudo-first order kinetic was observed for the dye decolorization. The consumption of electrical energy decreased per order using the O3/UV process at the desired basic pH; indicating adequate synergistic effect of the photolysis and ozonation. In addition, central composite design (CCD) approach was applied for prediction of the DE% at pH= 10 for independent variables including the RG19 concentration range (379.6-1220.4 mg/L), ozone mas flow rate range (2.5-7.2 g/h), and process duration time range (4.8-55.2 min). After investigating the effect of the operational parameters on the decolorization efficiency, a nonlinear CCD model was developed for prediction of DE%. The optimum operational conditions for the complete dye degradation at pH=10 was experimentally verified when: [RG19] concentration was of 524 mg/L, ozone mass flow rate was 7 g/h, and process time was 54 min. The EEO declined at the optimized pH for the coupled process owing to the synergistic effect of ozonation and UV.