مطالعه تجزیه فتوکاتالیزوری رنگ‌زاهای راکتیو از پساب های نساجی: مدل‌سازی عددی اجزای محدود و کارهای تجربی

محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیست

خشایار بدیعی ¹ (استادیار، پژوهشگاه علوم و فناوری رنگ، گروه پژوهشی رنگ و محیط‌زیست *(مسئول مکاتبات))
فرامرز دولتی ارده‌جانی ² (دانشیار، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک)
سید ضیاءالدین شفایی تنکابنی ³ (استاد، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک)
نیاز محمد محمودی ⁴ (کارشناس ارشد، پژوهشگاه علوم و فناوری رنگ، گروه پژوهشی رنگ و محیط‌زیست)
فرخ‌لقا امینی ⁵ (کارشناس ارشد، پژوهشگاه علوم و فناوری رنگ، گروه پژوهشی رنگ و محیط‌زیست)

تاریخ دریافت : 1386/09/20 تاریخ پذیرش : 1386/12/16 تاریخ انتشار : 1388/07/01

کلید واژه: تصفیه فتوکاتالیزوری, مدل‌سازی عددی, روش اجزای محدود, پساب های محتوی مواد رنگی, رنگ‌زاهای راکتیو, SEEP/W, CTRN/W,

چکیده مقاله :

پساب های محتوی رنگ‌زاهای راکتیو که ممکن است از صنایع مختلف تولید شود اثرات و پیامدهای زیست محیطی بسیاری به همراه دارد. از این رو بررسی امکان حذف این مواد رنگی از پساب‌ها قبل از تخلیه آن ها به محیط زیست اطراف از اهمیت اساسی برخوردار است. در این تحقیق یک مدل ساده ریاضی که به روش عددی اجزاء محدود بسط داده شده‌است، ارایه شده که قادر است فرآیند حذف مواد رنگی راکتیو را از پساب های صنعتی شبیه سازی نماید. مدل ریاضی ارایه شده توسط ترکیبی از نرم افزارهای SEEP/W و CTRN/W حل شده است. مدل ابتدا توسط یک مثال در مورد حمل یک ماده آلاینده در سیستم جریان آب در یک محیط متخلخل که به دو روش عددی و تحلیلی بررسی شده است، کالیبره شد. پس از کالیبراسیون مدل، نتایج حاصل از مدل‌سازی با نتایج به دست آمده از یک تحقیق در مقیاس آزمایشگاهی جهت حذف یک رنگ‌زای سیباکرونی راکتیو نارنجی 107 با فتوکاتالیز (UV/TiO2/H2O2) در یک راکتور ناپیوسته(Batch reactor) و همچنین با نتایج حاصل از حل تحلیلی مدل مقایسه شد و همپوشانی مناسبی به دست آمد. بررسی‌های تجربی نشان داد که رنگ‌زاهای سیباکرونی همچون رنگ‌زای راکتیو نارنجی 107 در اثر تابش فرابنفش و در حضور فتوکاتالیزور و عامل اکسید کننده همچون آب اکسیژنه کاملاً رنگ‌بری شده و به ترکیبات معدنی تبدیل می‌شوند. اگرچه تولید چنین پساب‌هایی توسط صنایع مختلف تقریباً اجتناب ناپذیر است، ولی با استفاده از نتایج حاصل از چنین شبیه‌سازی‌هایی می‌توان به طراحی مناسب برنامه‌های مدیریت زیست محیطی پساب‌های صنعتی به منظور به حداقل رساندن اثرات نامطلوب آن پرداخت.

چکیده انگلیسی:

Wastewaters containing reactive colorants from different industries can be harmful to the environment. Therefore, it is so important to remove colorants from wastewater before they are discharged into the environment. In this research, a simple mathematical model expanded by finite elements method has been proposed which is capable of simulating the process of colorants removal from industrial wastewaters. The proposed model has been solved by a combination between SEEP/W and CTRN/W software. The model was examined by an example. The example was a study on transportation modeling of a pollutant in a porous media water flow by two analytical and numerical solutions. After the calibration of the model, its results were compared with those of an experimental research for decolorization of Reactive Orange 107 (a Cibacron colorant) by photocatalytical process (UV/TiO2/H2O2) at a batch reactor in laboratory scale. The results showed good prediction by the model. The experimental results showed that Cibacron colorants, such as Reactive Orange 107, would be mineralized by the photocatalytic process (UV/TiO2/H2O2). Although, the production of these types of wastewater is almost unavoidable, a suitable environmental management program can be developed to minimize the effects of these pollutants.