بهينه سازي بهينه سازي جذب فلورايد از محلول آبي توسط پودر سنگ مرمر با استفاده از مدل تاگوچي

Optimization of Fluoride Adsorption from Aqueous Solution by Marble Powder Using Taguchi Model

سابقه و هدف: روش تاگوچی يكی از قدرتمندترين ابزارهای طراحی آزمايشات است. در اين روش، با حداقل تعداد آزمايشات عوامل موثر بر فرايند، در هزينه و زمان صرفه‌جويی خواهد شد. بنابراين، اين مطالعه با هدف استفاده از روش تاگوچی جهت بهينه كردن فرايند جذب فلورايد با جاذب تهيه شده از سنگ مرمر از محيط‌های آبی انجام شد. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه تجربی، پودر ماربل از زائدات كارگاه‌های سنگبری همدان تهيه و سپس آسياب و توسط الكل‌های استاندارد ASTM در محدوده مش 40 دانه‌بندی گرديد. با انتخاب 4 پارامتر موثر در فرايند جذب (pH، زمان تماس، دما و دوز جاذب) در 4 سطح، توسط نرم‌افزار Minitab 16 (ماتريكس تركيبی L_16) انتخاب و آزمايشات با اين ماتريكس انجام شد. غلظت باقيمانده فلورايد توسط دستگاه اسپكتروفتومتر اندازه‌گيری گرديد. يافته‌ها: نتايج داده‌ها در مدل تاگوچی نشان داد، دوز جاذب 7/0 گرم در ليتر پودر ماربل، pH برابر 2، دمای ◦C 25 و زمان تماس 5 دقيقه شرايط بهينه در فرايند جذب فلورايد با جاذب پودر ماربل می‌باشد. نتايج حاصل از آناليز واريانس نشان داد كه از بين متغيرهای موثر در فرايند جذب، بيش‌ترين و كم‌ترين ميزان تاثير به ترتيب مربوط به دوز جاذب و pH محلول بوده است. استنتاج: روش آماری تاگوچی به عنوان يك روش كارآمد، موثر و بدون نياز به تعداد زياد آزمايش‌ها نشان داد كه پودر ماربل به عنوان يك جاذب جديد، بدون هزينه، بدون ايجاد آلاينده ثانويه،كارايی بالايی درحذف فلورايد از محيط‌های آبی دارد.

Background and purpose: Taguchi method is a powerful design in experimental studies. This method, with the minimum number of test factors affecting the process, will save cost and time. This study was done using the Taguchi method to optimize the adsorption of fluoride from aqueous solutions by an adsorbent prepared from marble powder. Material and methods: Marble powder was supplied from Hamadan workshops stonemason and then grinded and sieved to the desired particle size using standard ASTM (mesh 40). Four parameters affecting the adsorption process (pH, contact time, temperature, and adsorbent dose) were considered in four levels. Residual fluoride concentration was measured by a spectrophotometer. Minitab V.16 (L-16 Orthogonal Array) was used to analyze the data. Results: Taguchi model indicated that optimization conditions for fluoride adsorption by marble powder were adsorbent dose 0.7 mg/L, pH=2, temperature 25◦C, and contact time 5 min. ANOVA results showed that the most and least of influential parameters on adsorption process was associated with adsorbent dosage and solution pH, respectively. Conclusion: Taguchi statistical method as an efficient, effective, and without the need for a large number of experiments indicated that the marble powder as a new adsorbent, no cost, and without secondary pollutant has a high efficiency for fluoride removal from aqueous environments.