كاربرد فرايند الكتروشيميايي هوادهي شده در حذف يون نيترات از محيط آبي

Application of aerated electrochemical process to nitrate removal from aqueous

زمينه و هدف : امروزه در بسياري از شهرهاي كشور افزايش بيش از حد آنيون نيترات منابع آبي مشاهده مي‌شود كه اين افزايش غلظت زمينه ساز بروز مخاطرات زيست محيطي فراواني مي‌باشد. نيترات در غلظت‌هاي بالا در آب آشاميدني در نوزادان زير 6 ماه با هموگلوبين توليد متهموگلوبين كرده و ايجاد سندرم بچه آبي مي‌كند. از اين رو در مطالعه حاضر ميزان حذف يون نيترات از محيط‌هاي آبي با استفاده از فرايند الكتروشيميايي هوادهي شده مورد بررسي قرار گرفته است. مواد و روش كار: مطالعه حاضر يك مطالعه تجربي در مقياس آزمايشگاهي است كه در شكل پايلوت به انجام رسيد. يك مخزن شيشه اي به حجم 57/1 ليتر (حجم موثر يك ليتر) و حاوي چهار الكترود صفحه آهني جهت انجام مطالعه مورد استفاده قرار گرفت. الكترودها به روش دو قطبي به يك منبع تغذيه (جهت تبديل جريان برق متناوب به مستقيم) متصل شدند. در ابتدا مخزن با نمونه سنتتيك حاوي آنيون نيترات در غلظت هاي اوليه 5، 50 و 100 ميلي گرم در ليتر پر شده و سپس عمليات واكنش آغازمي شد. در ادامه درصد حذف يون نيترات در مقادير pH برابر 3، 7 و 10 و در گستره پتانسيل الكتريكي 10 الي 40 ولت، در زمانهاي واكنش 15، 30، 45 و 60 دقيقه تعيين مقدار شد. يافته‌ها: بر اساس يافته‌هاي مطالعه حاضر بيشترين راندمان حذف نيترات توسط الكترود آهني معادل 96 درصد در غلظت 5 ميلي‌گرم در ليتر نيترات و 10pH = و ولتاژ 40 بدست آمد. در اين شرايط ميزان انرژي مصرفي 0257/0 كيلو وات ساعت در ليتر تعيين شد. نتيجه گيري : نتايج اين مطالعه نشان داد كه راندمان حذف نيترات توسط فرايند الكتروشيميايي هوادهي شده با pH، ولتاژ و زمان تماس رابطه مستقيم و با غلظت اوليه نيترات رابطه عكس دارد. از طرفي با توجه به راندمان بالاي فرايند، مي‌توان اين روش را به عنوان روشي موثر جهت تصفيه آبها يا پساب‌هاي حاوي يون نيترات مورد استفاده قرار داد.

Background & Objective: At the present time, increasing of nitrate ion in water resources observed most of cities and these condition can cause various environmental health hazards. High nitrate concentrations in drinking water for infants under 6 months could make in methemoglobinemia and Blue Baby syndrome. Hence, at present study, the rate of nitrate ions removal from aqueous using the aerated electrochemical process has been studied. Materials & Methods: This study was conducted a laboratory-scale experimental, which done in pilot study.Experiments were performed in a batch reactor (with an effective volume 1 L), with four iron electrode connected in parallel (bipolar mode). Electrodes using a bipolar power supply were connected to convert alternating to direct current electricity . In the first time , reactor was filled synthetic samples containing nitrate anion concentrations of 5, 50 and 100 mg. The reaction was started.The efficiency of the system in removal of nitrate under various condition, pH (3, 7, 10), voltages (10, 20, 30 and 40 V), initial concentration of nitrate (5, 50 and 100 mg/L) and reaction time (15, 30, 45 and 60 min) were determined. Results:Results obtained with synthetic solutions revealed that the most effective removal capacities of nitrate (96%) could be achieved at 40 V electrical potential, pH=10 and reaction time= 60 min for initial concentration of nitrate equal 5 mg/L. Also under these condition, the amount of energy consumption was 0.0257 kwh/L. Conclusion: The results of this study showed that nitrate removal efficiency using aerated electrochemical technique has a direct correlation with pH, voltage and reaction time and reverse correlation with initial nitrate concentration. Moreover, it can be concluded that this process has the potential to be utilized for the effective and safe removal of nitrate from water and wastewater.