بررسی سیستم الکتروشیمیایی فتوکاتالیستی در حذف رنگزا با استفاده از الکترود فولاد زنگ نزن

فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته الکتروشیمیایی فتوکاتالیستی یکی از روش¬هایی است که در سال¬های اخیر در زمینه تصفیه فاضلاب مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در این روش به دلیل ایجاد اختلاف پتانسیل خارجی سرعت جدا شدن، نرخ تولید و انتقال جفت الکترون–حفره¬ها افزایش می¬یابد. هدف از این تحقیق بررسی کارایی سیستم الکتروشیمیایی فتوکاتالیستی اصلاح شده با نانو لوله کربن در حذف رنگزا اسید اورانژ 7 با در نظر گرفتن پارامترهای موثر بر آن، بهینه سازی و کاهش انرژی مصرفی و مقایسه آن با روش¬های الکتروشیمیایی (الکتروفنتون)، الکتروشیمیایی اصلاح شده و الکتروشیمیایی فتوکاتالیستی بود. سیستم مورد مطالعه شامل الکترودهای فولاد زنگ نزن با پوشش نانو کامپوزیت zno/tio2 (آند) و گرافیت با پوشش نانو لوله کربنی (کاتد) بود که آزمایشات در سلولی به حجم مفید 500 میلی لیتر با الکترولیت na2so4 صورت گرفت. به منظور بررسی کارایی سیستم¬های مذکور پارامترهای غلظت اولیه رنگزا، شدت جریان، نرخ هوادهی، ph، سطح الکترود، دما و غلظت الکترولیت مورد بررسی قرار گرفت. شرایط بهینه برای سیستم الکتروشیمیایی a 6/0=i، 5/6=ph، بدون هوادهی، mg/l 100=[dye]، cm2 60=سطح الکترود، ?c 25=t، m01/0= [na2so4] و زمان واکنش 390 دقیقه بدست آمد. برای سیستم الکتروشیمیایی اصلاح شده a 9/0=i، 5/6=ph، بدون هوادهی، mg/l 100=[dye]، cm2 90=سطح الکترود، ?c 25=t، m01/0= [na2so4] و زمان واکنش 360 دقیقه بدست آمد. برای سیستم الکتروشیمیایی فتوکاتالیستی، a 3/0=i، 5/6=ph، بدون هوادهی، mg/l 100=[dye]، cm2 30=سطح الکترود، ?c 25=t، m01/0= [na2so4]، زمان واکنش 300 دقیقه و برای سیستم الکتروشیمیایی فتوکاتالیستی اصلاح شده a 3/0=i، 5/6=ph، بدون هوادهی، mg/l 100=[dye]، cm2 30=سطح الکترود، ?c 25=t، m 01/0= [na2so4] و زمان واکنش 270 دقیقه بدست آمد. تحت این شرایط راندمان حذف رنگزا برای سیستم¬های الکتروشیمیایی، الکتروشیمیایی اصلاح شده، الکتروشیمیایی فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی فتوکاتالیستی اصلا حشده به ترتیب 98، 98، 99 و 99 درصد و راندمان حذف cod، 95، 95، 98 و 98 درصد بدست آمد. همانطور که ذکر شد سیستم الکتروشیمیایی فتوکاتالیستی اصلاح شده در مدت زمان کوتاه¬تری نسبت به سایر روش¬ها (270 دقیقه) به راندمان حذف قابل قبول رنگزا رسید و بعنوان بهترین روش انتخاب شد. همچنین به منظور بررسی و مقایسه فرایند¬های مذکور، راندمان حذف فاضلاب واقعی تحت شرایط یکسان مورد بررسی قرار گرفت که نتایج آنها به ترتیب 74 و 76 پس از 270 دقیقه آزمایش برای سیستم¬های الکتروشیمیایی و الکتروشیمیایی اصلاح شده و 95 و 96 درصد پس از 210 دقیقه آزمایش برای سیستم¬های الکتروشیمیایی فتوکاتالیستی و الکتروشیمیایی فتوکاتالسیتی اصلاح بدست آمد. طبق نتایج بدست آمده قدرت اکسید کنندگی رنگزا توسط فرایندهای مذکور به صورت الکتروشیمیایی? الکتروشیمیایی اصلاح شده< الکتروشیمیایی فتوکاتالیستی? الکتروشیمیایی فتوکاتالسیتی بدست آمد. سیستم الکتروشیمیایی فتوکاتالیستی به دلیل تولید رادیکال¬هایی مانند هیدروکسیل و سوپراکساید با قابلیت بالا در حذف آلاینده¬های آلی، نبود واکنش¬های مخرب و ممانعتی مشابه سیستم الکتروشیمیایی و همچنین به دلیل استفاده از الکترود¬های با هزینه پایین می¬تواند بعنوان فرایندی کاربردی با راندمان مناسب حذف ترکیبات آلی مورد استفاده قرار گیرد.