بررسی کارایی جذب زیستی پوست انار در بهبود شاخص های آلودگی پساب صنعتی و بهینه سازی فرآیند با روش سطح پاسخ
محورهای موضوعی : بیوتکنولوژی و میکروبیولوژی موادغذایینسرین هاشمی 1 , مسعود هنرور 2 , الهه قره خانی 3
1 - دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم و صنایع غذایی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
2 - دانشیار، گروه علوم و صنایع غذایی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
3 - استادیار، گروه شیمی، واحد ساوه، دانشگاه آزاد اسلامی، ساوه، ایران.
کلید واژه: آلودگی آب, جذب زیستی, تصفیه فاضلاب, پوست انار.,
چکیده مقاله :
بحران آب و آلودگی محیط زیست ناشی از پسابهای صنعتی باعث ایجاد توجه ویژه به تصفیه و استفاده مجدد از پسابهای صنعتی شده است. در این پژوهش تأثیر پوست انار پودر شده بهعنوان جاذب زیستی ارزان قیمت جهت بررسی شاخصهای کدورت، غلظت جامدات معلق (TSS)، سختی(TDS)، اکسیژن خواهی شیمیایی (COD)و اکسیژن خواهی بیولوژیکی (BOD) استفاده شد. اندازهگیری شاخصهای آلودگی در شرایط pH=4-8، زمان 100-20 دقیقه، دما 50-20 درجه سانتیگراد و غلظت جاذب7-1 گرم بر لیتر انجام شد. نتایج این پژوهش از طریق نرم افزار دیزاین اکسپرت مورد تجزیه و تحلیل قرارگرفت. نتایج بررسی نشان داد که اثر دما روي کل مواد جامد معلق بیشتر از سایر پارامترهاي دیگر است؛ درحالی که اکسیژن خواهی شیمیایی و pH داراي بیشترین اثر روي اکسیژنخواهی بیولوژیکی هستند. علاوه بر این، عملکرد روش سطح پاسخ براي دادههاي اکسیژنخواهی بیولوژیکی بهتر از دادههاي کل مواد جامد معلق بود. در کاهش میزان اکسیژن خواهی شیمیایی، اکسیژنخواهی بیولوژیکی و کل جامدات محلول از محلول، pH بیشترین اثرگذاری را داشت؛ به گونه‌ای که در pH معادل 4کمترین میزان اکسیژن خواهی شیمیایی، اکسیژنخواهی بیولوژیکی و کل جامدات محلول مشاهده شد (اکسیژن خواهی شیمیایی543، اکسیژنخواهی بیولوژیکی2/245 و کل جامدات محلول 148 میلی‌گرم در لیتر). آنچه از نتایج مشخص است، میزان اکسیژن خواهی شیمیایی و اکسیژن خواهی بیولوژیکی به صورت چشمگیری کاهش داشت اما میزان کل جامدات محلول نسبت به پساب خام افزایش داشت. همچنین با افزایش جاذب، افزایش اکسیژنخواهی شیمیایی و اکسیژن خواهی بیولوژیکی مشاهده شد. تاثیر هر یک از پارامترها بر روی شاخصهای آلودگی اکسیژنخواهی بیولوژیکی، اکسیژن خواهی شیمیایی، کل جامدات محلول، کل مواد جامد معلق، کدورت و مقادیر p-value کمتر از 05/0 نشان می دهد که مدل، معنی دار بوده است.
The water crisis and environmental pollution caused by industrial wastewater have led to special attention to the treatment and reuse of industrial effluents. In this research, the impact of powdered pomegranate peel as a low-cost biosorbent was studied for the examination of turbidity, total suspended solids (TSS), hardness (TDS), chemical oxygen demand (COD), and biological oxygen demand (BOD) indices. Pollution indices were measured under conditions of pH=4-8, time 20-100 minutes, temperature 20-50 degrees Celsius, and adsorbent concentration of 1-7 grams per liter. The results of this study were analyzed using the Design Expert software. The analysis showed that the temperature had the most significant effect on TSS (total suspended solids) compared to other parameters, while COD (chemical oxygen demand) and pH had the highest impact on BOD (biological oxygen demand). Furthermore, the response surface method performed better for BOD data than TSS data. The reduction in chemical oxygen demand, biological oxygen demand, and total dissolved solids from the solution, as well as pH, had the most significant effects. The lowest levels of chemical oxygen demand, biological oxygen demand, and total dissolved solids were observed at pH 4 (543, 2.245, and 148 mg/L, respectively). The results indicate a significant reduction in chemical oxygen demand and biological oxygen demand, while total dissolved solids increased compared to raw wastewater. Additionally, an increase in the adsorbent led to an increase in chemical oxygen demand and biological oxygen demand. The impact of each parameter on pollution indices (BOD, COD, TDS, TSS, Turbidity) and p-values less than 0.05 demonstrate the significance of the model.
1. توکلی محدثه. ارزیابی جاذب‌های طبیعی در تصفیه آب و فاضلاب. پژوهش و فناوری محیط زیست. 1399؛ 5(7): 54- 39doi: https://doi.org/10.29252/.5.7 .
2. قانعیان محمد تقی، جمشیدی بهزاد، امرالهی محسن، دهواری محبوبه، تقوی محمود. کاربرد فرآيند جذب زيستي توسط پودر هسته انار در حذف كروم شش ظرفيتي
از محيط آبي. مجله علوم پزشکی دانشگاه سمنان (کومش).1392؛ 15(2): 211-206.
3. معزی پور بیتا، احمدی محمد، معزی پورآیدا، عبدالخانی علی. بررسی کیفیت و میزان آلودگی حاصل از فرایند بازیافت ضایعات ام دی اف. فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط زیست. 1398؛ 21(9): 170-161.
4. نرگس هادی گل، فهیم دانش مریم، حسینی سپیده. بررسی پتانسیل زغال فعال تولیدی از پوست انار به عنوان جاذب رنگ و فلزات دو و سه ظرفیتی در محیط های مایع. نشریه پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران. 1398؛ 15(2):380-363. doi:https://doi.org/10.22067/ifstrj.v15i4.68925
5. Abbasi Z, Alikarami M, Homafar A. Adsorption study on pomegranate peel: removal of Ni 2+ from aqueous solution and Co2+. Inorganic Chemistry. 2009; 3:3-6
6. Baloch M, Mangi S. Treatment of Synthetic Greywater by Using Banana, Orange and Sapodilla Peels as a Low Cost Activated Carbon. Journal of Materials and Environmental Sciences. 2019; 10(10) :966-986
7. Bhatti H, Sadaf S, Aleem A. Treatment of textile effluents by low cost agricultural wastes: Batch biosorption study. J. Anim. Plant Sci. 2015; 25: 284-289
8. Chelladurai SJS, Murugan K, Ray AP, Upadhyaya M, Narasimhataj V, Gnanasekaran S. Optimization of process parameters using response surface methodology: A review. Materials Today: Proceedings. 2021; 37: 1301-1304.
doi: https://doi.org/10.30498/ijb.2023.330285.3288
9. Erabee I, Ahsan A, Jose B, Aziz MMA, Ng A, Idrus S. Adsorptive treatment of landfill leachate using activated carbon modified with three different methods. KSCE Journal of Civil Engineering. 2018; 22(4): 1083-1095. doi: https://doi.org/10.1007/s12205-017-1430-z
10. Esdaki Z, Ansari R, Ostovar F. Removal of Nickel (II) ions from aqueous solutions using Iron (III) oxide nanoparticles: study of kinetic, isotherm and thermodynamic models. Iranian Journal of Health and Environment. 2019; 12(3): 383-396
11. Fan S, Pei S, Shen T, Xu G, Li Y, Fan W. Fabrication of Superhydrophobic Magnetic Sawdust as Effective and Recyclable Oil Sorbents. Materials. 2019; 12(20): 3432. doi: https://doi.org/10.3390/mal2203432
12. Ghasemi M, Mashhadi S, Azimi-Amin J. Fe3O4/AC nanocomposite as a novel nano adsorbent for effective removal of cationic dye: Process optimization based on Taguchi design method, kinetics, equilibrium and thermodynamics. Journal of Water and Environmental Nanotechnology. 2018; 3(4): 321-336. doi: https://doi.org/10.22090/jwent.2018.04.005
13. Giri R, Kumari N, Behera M, Sharma A, Kumar S, Kumar N. Adsorption of hexavalent chromium from aqueous solution using pomegranate peel as low-cost biosorbent. Environmental Sustainability. 2021; 4: 401-417. doi: https://doi.org/10.1007/s42398-021-00192-8
14. Guo R, Meng Q, Zhang H, Zhang X, Li B, Cheng Q. Construction of Fe2O3/Co3O4/exfoliated graphite composite and its high efficient treatment of landfill leachate by activation of potassium persulfate. Chemical Engineering Journal. 2019; 355: 952-962. doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.08.168
15. Kataria N, Garg V. Application of EDTA modified Fe3O4/sawdust carbon nanocomposites to ameliorate methylene blue and brilliant green dye laden water. Environmental research. 2019; 172: 43-54. doi: https://doi.org/10.1016/j.envres.2019.02.002
16. Khaleel E, Samarrai Gh, Husain A. Comparison Effective Powder Of Pomegranate Peel And Date Kernel With Nanoparticles Silver In Reuse Car Wash Effluent. Nat. Volatiles & Essent. Oils. 2021; 8(4): 13312-13324
17. Liu X, Tian J, Li Y, Sun N, Mi S, Xie Y. Enhanced dyes adsorption from wastewater via Fe3O4 nanoparticles functionalized activated carbon. Journal of Hazardous Materials. 2019; 373: 397-407. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.03.103
18. Moafi H, Ansari R, Ostovar F. Ag2O/Sawdust nanocomposite as an efficient adsorbent for removal of hexavalent chromium
ions from aqueous solutions. Journal of Materials and Environmental Science. 2016; 7(6): 2051-2068
19. Pashaei H, Ghaemi A, Nasiri M, Karami B. Experimental modeling and optimization of CO2 absorption into piperazine solutions using RSM-CCD methodology. ACS omega. 2020; 5: 8432-8448. doi: https://doi.org/10.1021/acsomega.9b03363
20. Rabbani J, Ahmad SR, Iqbal MK. Conjugative effect of low cost adsorbent with laccase enzyme for reduction of pulp and paper effluent load, its kinetics and thermodynamics. Pakistan Journal of Science. 2022; 74(3).
doi: https://doi.org/10.57041/pjs.v74i3.786
21. Rice, E.W., Baird, R.B., Eaton, A.D. 2017. Standard methods for the examination of water and wastewater, American public health association, American water works association, water environment federation.
22. Saeed MO, Azizli K, Isa MH, Bashir MJ. Application of CCD in RSM to obtain optimize treatment of POME using Fenton oxidation process. Journal of Water Process Engineering. 2015; 8: 7-16. doi: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2014.11.001
23. Sharafinasab H, Ostovar F. Evaluation of the Iron (III) oxide/sawdust nanocomposite efficiency in COD removal from landfill leachate: optimization and evaluation of adsorption isotherms. Journal of Environmental Research and Technology. 2021; 8(8):75.
doi: https://doi.org/10.29252/.5.8.75
