بهينه‌سازي فرايند انعقاد الكتريكي در تصفيه فاضلاب نساجي با استفاده از روش سطح پاسخ

The optimization of electrocoagulation process for treatment of the textile wastewater by Response surface Methodology (RSM)

زمینه و هدف: انعقاد الكتریكی (EC) به عنوان یك روش الكتروشیمیایی جهت غلبه بر مشكلات تكنولوژی‌های رنگ‌زدایی متعارف توسعه یافته و یك جایگزین مناسب برای تصفیه رنگ‌های نساجی است. هدف این مطالعه بهینه‌سازی فرایند EC برای رنگ‌زدایی و حذف COD از یك فاضلاب نساجی واقعی است. روش بررسی: در این تحقیق، مقیاس آزمایشگاهی راكتور انعقاد الكتریكی جهت تصفیه فاضلاب نساجی طراحی، ساخته و مورد مطالعه قرار گرفت. متغیرهای بهره‌برداری اصلی شامل شدت جریان، زمان ماند، pH اولیه و جنس الكترود به عنوان متغیرهای مستقل و رنگ و COD به عنوان متغیرهای وابسته در نظر گرفته شد. مراحل آزمایش با استفاده از متغیرهای انتخابی توسط نرم‌افزار 7/0 Design Expert طراحی شد و فرایند برای رنگ‌زدایی و حذف COD با استفاده از روش سطح پاسخ بهینه‌سازی گردید. یافته‌ها: شرایط بهینه بهره‌برداری در فرایند انعقاد الكتریكی جهت دستیابی به حداكثر رنگ‌زدایی و حذف COD شدت جریان A 0/97، pH اولیه 4/40 و زمان ماند min 48 و الكترود آهن بدست آمد. فاكتور مطلوبیت برای الكترود Fe، رنگ‌زدایی و حذف COD به ترتیب برابر 1، 0/763و 0/756 بود كه با یافته‌های تجربی منطبق هستند. نتیجه‌گیری: نتایج تجربی نشان داد كه فرایند انعقاد الكتریكی یك فرایند كارامد و امیدبخش برای رنگ‌زدایی و حذف COD جهت پساب‌های نساجی است. تحت شرایط بهره‌برداری بهینه، مقادیر تجربی با مقادیر پیش‌بینی شده همبستگی خوبی داشت كه نشان‌دهنده تناسب مدل و موفقیت RSM در بهینه‌سازی فرایند انعقاد الكتریكی در تصفیه فاضلاب نساجی با حداكثر حذف رنگ و COD تحت شرایط انتخاب شده جهت متغیرهای مستقل است.

Background and objectives: Electrocoagulation (EC) as an electrochemical method was developed to overcome the drawbacks of conventional decolorization technologies and is an attractive alternative for the treatment of textile dyes. This study was aimed at the optimization of the EC process for decolorization and COD removal of a real textile wastewater using response surface methodology (RSM). RSM is an important branch of experimental design and a critical technology in developing new processes, optimizing their performance, and improving design and formulation of a new products. Materials and Methods: In this study, a bench scale EC reactor was designed, constructed, and studied for treatment of a textile wastewater. The main operational variables were current intensity, residence time, initial pH, and electrode materials as independent variables color and COD removal were considered as dependent variables. The experimental runs were designed using selected variables using Design Expert 7.0 software and the process was optimized for decolorization and COD removal using the response surface method. Results: The optimal operational conditions in the EC process for attaining the maximum decolorization and COD removal were current density of 0.97 A, initial pH of 4.04, residence time of 48 min, and Fe electrode. The desirability factor for Fe electrode was 1, while decolorization and COD removal were predicted 76.3 and 75.6% respectively, which was confirmed by the experimental results. Conclusion: The experimental results indicated that the EC process is an efficient and promising process for the decolorization and COD removal of textile effluents. Under the optimized conditions, the experimental values had a good correlation with the predicted ones, indicating suitability of the model and the success of the RSM in optimizing the conditions of EC process in treating the textile wastewater with maximum removals of color and COD under selected conditions of independent variables.