بررسي كاربرد فرآيند ميسلر اولترافيلتراسيون پيشرفته در حذف رنگ راكتيو بلك 5 از محلول‌هاي آبي

Micellar-Enhanced Ultrafiltration (MEUF) Of Reactive Black 5 Dye from Aqueous Solution

مقدمه: امروزه سنتز و كاربردگسترده رنگ‌هاي مصنوعي باعث نگراني در بخش محيط‌زيست و سلامت شده است. هدف از اين مطالعه بررسي كاربرد فرآيند ميسلر اولترافيلتراسيون پيشرفته در حذف رنگ راكتيو بلك 5 از محلول‌هاي آبي بود. مواد و روش ­ها: در اين مطالعه، از ستيل تريمتيل آمونيوم بروميد به عنوان سورفاكتانت كاتيوني، غشاء اولترافيلتراسيون پلي آكريلونيتريل (20 كيلو دالتون) در رژيم جريان منقطع استفاده گرديد. براي درك بهتر تأثير متغيرهاي عملياتي و اثر متقابل آن‌ها بر عملكرد فرآيند، روش سطح پاسخ مورد استفاده قرار گرفت. سه پارامتر مستقل شامل pH (4، 7 و 10)، نسبت اوليه سورفاكتانت به رنگ (5، 10 و 15) و فشار اعمالي (2، 5/3 و 5 بار) استفاده شد. يافته­ ها: آناليز آماري واريانس (ANOVA) نشان داد حذف رنگ عمدتا تحت تأثير نسبت سورفاكتانت به رنگ است كه از نظر آماري معني‌دار مي‌باشد (05/0p-value <) همچنين جريان تحت تأثير فشار اعمالي قرار مي‌گيرد، درحالي‌كه pH و نسبت سورفاكتانت به رنگ تأثير كمتري بر جريان دارند. در حالت بهينه (pH برابر 7، فشار پايين (2 بار) و نسبت سورفاكتانت به رنگ 5/12) حدود 100٪ از رنگ را مي‌توان حذف كرد. ضريب تعيين (9/0 < R2) تاييد نمود كه روش سطح پاسخ يك روش مناسب براي بهينه‌سازي متغيرهاي اصلي حذف رنگ توسط فرآيند ميسلر اولترافيلتراسيون پيشرفته مي‌باشد. بحث و نتيجه­ گيري: اين مطالعه نشان داد كه ميسلر اولترافيلتراسيون پيشرفته با استفاده از CTAB (Cetyltrimethylammoniumbromide) در شرايط عملياتي بهينه مي‌تواند به ‌طور مؤثر رنگ راكتيو بلك 5 را حذف نمايد.

Background: Nowadays, broad synthesis and application of azo dyes result in environmental and health concerns. The aim of this study was to investigate the use of Micellar-Enhanced Ultrafiltration in the removal of reactive black 5 dye from aqueous solutions. Materials and Methods: In this study, Cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) was used as a cationic surfactant. A polyacrilonitrile (PAN) ultrafiltration membrane (20 kDa) was used in cross-flow operation where the retentate was recirculated to the feed tank and the permeate was collected over certain times. For better understanding the effect of operating variables and their interactions on the performance, response surface methodology (RSM) was used. Three independent parameters including pH (4, 7 and 10), initial CTAB / dye ratio (5, 10 and 15) and trans-membrane pressure (TMP) (2, 3.5 and 5 bar) were applied. Results: Analysis of variance (ANOVA) revealed that dye rejection was primarily influenced by CTAB/dye ratio was statistically significant (p-value <0.05). It was found that flux was affected by TMP, while pH and CTAB/ Dye had less influence on the flux. In optimum conditions (around neutral pH (7) low pressure (2 bar) and CTAB/dye of 12.5, about 100% of dye could be rejected from the aqueous stream according to the build model. Furthermore, the coefficient of determination (R2>0.9) confirmed that RSM based on the Box–Behnken was a suitable method for optimizing the main operating variables of dye rejection by the EMUF process for this range of variables. Conclusion: This study revealed that MEUF using CTAB under different operating conditions could efficiently remove reactive black-5 dye.