بهينه‌سازي فرايند سونوالكترپراكسون با الكترودهاي گرافن- تيتانيوم در حذف سم 2 و 4- دي‌كلروفنوكسي استيك اسيد از پساب سنتتيك با استفاده از مدل رويه پاسخ

Optimization of the Ultrasonic-Electroproxone Process Via Graphene-Titanium Electrodes in Removal of 2, 4 D from Synthetic Wastewater by RSM

زمينه و هدف: فرايندهاي اكسيداسيون پيشرفته هيبريدي توانايي تجزيه آفت­كش­ها را دارند. هدف از اين مطالعه، بهينه­سازي فرايند سونوالكترپراكسون در حذف (2,4 D) از محيط­هاي آبي با استفاده از مدل رويه پاسخ بود. مواد و روش­ها: پايلوت مورد استفاده شامل سيستم ازن­زني، التراسونيك و منبع جريان مستقيم الكتريكي بود. دو الكترود گرافن بعنوان آند و دو الكترود تيتانيوم بعنوان كاتد بصورت تك قطبي مستقيم به منبع وصل بودند. pH محيط، جريان الكتريكي مستقيم، غلظت گاز ازن، زمان واكنش و غلظت اوليه آلاينده بعنوان پارامترهاي تاثيرگذار، بهينه­سازي شدند. در شرايط بهينه، ميزان حذف COD و TOC، سينتيك فرايند، اثرهم­افزايي متغيرها، حضور رباينده­هاي راديكال و غلظت بهينه الكتروليت تعيين شدند. يافته­ها: بازده فرايند در محدوده 55 تا 90 درصد بود. شرايط بهينه مدلسازي شده عبارت است از pH=6/04، غلظت ازن برابر 2 ميلي­گرم در ليتر در دقيقه، جريان الكتريكي برابر 1 آمپر، غلظت آلاينده برابر 3/30 ميلي­گرم در ليتر و زمان واكنش 103 دقيقه در حضور امواج التراسونيك با فركانس 40 كيلوهرتز است. كارايي فرايند در اين شرايط، 95 درصد بدست آمد. ميزان حذف COD و TOC به ترتيب 71 و 63 درصد بود. سينتيك فرايند از سينتيك درجه اول پيروي مي­كند. مقدار P-Value و F-Value توسط آناليز ANOVA به ترتيب 00330 و 19/24 تعيين شد كه بيانگر معنادار بودن مدل است. مقادير ضرايب همبستگي، همبستگي تطبيق يافته و پيش بيني شده به ترتيب 94/0، 84/0 و 89/0 تعيين شد. نتيجه­گيري: فرايند مورد استفاده، داراي كارايي مناسبي در حذف آلاينده 2,4 D است. بدليل عدم استفاده از مواد شيميايي، اين فرايند بعنوان يك فرايند دوستدار محيط زيست مي­باشد.

Background: Advanced Hybrid Oxidation Processes(AHOPs) have the ability to romove the pesticides. The aim of this study was optimization of sono-electroperoxone process (US-EP) in the removl of 2.4 D from aqueous via RSM. Methods: The pilot that used to in this study included an ozone generator, an ultrasonic generator and an electric direct current source. Two graphene electrodes as anodes and two titanium electrodes as cathodes were used. This electrodes connected to DC as direct monopolar connection. pH, direct electric current, ozone gas concentration, reaction time and initial 2,4 D concentration were optimized as an independet and inffluence parameters. COD and TOC removal, kinetics of reaction, synergyist effects of variables, presence of radical scavangers and optimal electrolyte concentration were determined in optimum condition. Results: Efficiency of process was 55-90 percent in different runs. The optimized conditions are modeled was pH=6/04, ozone concentration equal to 2 mg/L.min, electric current equal to 1 amperes, 2, 4 D concentration equal to 30.3 mg/L and in 103 minutes reaction time in the presence of ultrasonic waves with frequencies 40 kHz. The Efficiency of US-EP in this situation was 95 percent. COD and TOC removal were 71% and 63%, respectively. The kinetics of the process follow the first order kinetics. The P-Value and F-value was determined by ANOVA analysis 0.0033 and 24.19 respectively, which indicates the model is significant. R2, R2 adj and R2 predicted were 0.94, 0.84 and 0.89, respectively. Conclusion: US-EP process had a high performance in removing of 2.4 D. The process is an environmentally friendly process because don’t use of chemicals.