بررسي تصفيه سريع غلظت هاي بالاي 2 و 4- دي نيترو فنل از فاضلاب توسط روش نوين ازناسيون كاتاليزوري با نانوكامپوزيتي كربني

Evaluation of Rapid Purification of High Concentrations of 2, 4-Dinitrophenol in Wastewater Using Catalytic Ozonation with Carboneus Nanocomposite

سابقه و هدف: 2 و 4 دي نيتروفنل (DNP) از آلاينده‌هاي تجزيه ناپذير و كارسينوژني مي‌باشد كه با غلظت بالايي در فاضلاب‌هاي صنايع شيميايي وجود دارد. در اين تحقيق تصفيه و حذف مواد آلي (COD) اين نوع فاضلاب‌ها با استفاده از فرآيند ازناسيون كاتاليزوري (COP) توسط كاتاليست نانوكامپوزيت كربني انجام شده است. مواد و روش‌ها: اين تحقيق در راكتور استوان‌هاي 250ml با جريان نيمه پيوسته انجام شد و تاثير چندين پارامتر نظير: pH اوليه محلول (10-4)، مقدار غلظت كاتاليست (0 تا 4 گرم بر ليتر)، زمان واكنش (0 تا 60 دقيقه) و كاتاليست اشباع شده بر تصفيه غلظت بالاي DNP و حذف COD آن بررسي شد و راندمان و سينتيك آن با فرآيند ازن زني تنها (SOP) مقايسه گرديد. يافته‌ها: راندمان حذف غلظت بالاي (DNP(1500mg/l و سينتيك آن در فرآيند COP با غلظت كاتاليست 4g/l، به ترتيب به معادل 83 درصد و (0/0241min-1) بوده، كه اين مقادير در فرآيند ازن زني تنهاSOP به ترتيب معادل 50 درصد و (0/0108min-1) در زمان واكنش 60 دقيقه و pH بهينه معادل 6 بوده است. اين در حالي است كه راندمان حذف COD با غلظت اوليه 610mg/l در فرآيند SOP معادل 61 درصد مي‌باشد كه با افزودن كاتاليست به 92 درصد افزايش مي‌يابد. عمده‌ترين مكانيسم جذب فرآيند اكسيداسيون شيميايي مي‌باشد و سهم اندكي (3 درصد) به واسطه جذب سطحي مي‌باشد. استنتاج: نتايج نشان دادند كه فرآيند ازناسيون كاتاليزوري با اين كاتاليست نوظهور به طور موثري غلظت‌هاي بالاي DNP و مواد آلي آن را در مدت زمان كوتاهي حذف مي‌نمايد و با توجه به مدت زمان اندك ازن زني، بازيابي و قابليت استفاده مجدد كاتاليست، از لحاظ اقتصادي نيز مقرون به صرفه به نظر مي‌رسد.

Background and purpose: 2, 4-dinitrophenol (DNP) are carcinogenic and non-biodegradable pollutants that exist at high concentration in wastewater of chemical industries. In this study, treatment and removal of organic materials (COD) in wastewater was carried out by catalytic ozonation process (COP) using carbon Nano-composite catalysts. Materials and methods: This study was conducted in cylindrical 250 mL semi-continuous reactor and the effects of several parameters including pH of the solution (4 -10), the amount of catalyst concentrations (0 to 4 g/L), reaction time (0 to 60 min), and saturated catalyst was studied on treatment of high concentration of DNP and the COD removal efficiency. Also, the kinetics were compared with single ozonation (SOP). Results: Removal efficiency of high concentrations of DNP (1500 mg/L) and kinetics of the COP process catalyst concentration of 4 g/L was 83% (0.0241 min -1 ) while the results in SOP were 50% (0.0108 min -1 ). The optimum pH was 6 with the reaction time of 60 min. However, the removal efficiency of COD at initial concentration of 610 mg/L in the SOP process was 61% which increased to 92% after addition of the catalyst. The main mechanism of process was chemical oxidation and a small share (3%) was due to adsorption. Conclusion: The results showed that COP and this new catalyst effectively and quickly removed high concentrations of DNP and COD. This method is believed to be economic due to the short time of ozonation, recovery and reuse of the catalyst.