تصفیه تکمیلی شیرابه به روش فتوکاتالیستی با استفاده از نانوذرات zno پوشش داده شده بر روی آکنه های معلق

یکی از مشکلات زیست محیطی کشور مربوط به جمع آوری و مدیریت پسماند شهری می باشد. از قسمت-های مهم مدیریت پسماند، کنترل و تصفیه شیرابه می باشد. به دلیل بار آلی بسیار زیاد شیرابه و وجود مواد سخت تجزیه پذیر، تصفیه بیولوژیکی به تنهایی قادر به بی خطر سازی شیرابه نیست و برای رساندن کیفیت شیرابه به استانداردهای موجود، نیاز به تصفیه تکمیلی پساب خروجی از واحدهای بیولوژیکی می باشد. یکی از روش های اکسیداسیون پیشرفته که برای تصفیه تکمیلی شیرابه مناسب است، فرایند فتوکاتالیستی می باشد. فرایند فتوکاتالیستی به دو روش دوغابی و تثبیت شده قابل استفاده می باشد. در این تحقیق ضمن مقایسه دو روش دوغابی و تثبیت شده، به منظور بر طرف کردن عیوبی نظیر جداسازی نانوذرات بعد از اتمام فرایند تصفیه در سیستم دوغابی و همچنین نیاز به زمان ماند بیشتر در سیستم های تثبیت شده به دلیل کاهش سطح فعال نانوذرات؛ اقدام به تصفیه فتوکاتالیستی شیرابه توسط نانو ذرات اکسید روی تثبیت شده بر روی آکنه های معلق گردید. ابتدا در حالت دوغابی شرایط بهینه واکنش مورد بررسی قرار گرفت. بدین ترتیب ph محلول در بازه ی 5 تا 11 بررسی شد که با افزایش ph، راندمان حذف نیز افزایش یافت. سپس با بررسی غلظت نانو ذرات zno در بازه-ی 0/25 تا 1/5 گرم بر لیتر، میزان غلظت 1 گرم بر لیتر به عنوان مقدار بهینه انتخاب شد. توان لامپ uv از دیگر پارامترهای موثر، در بازه 0 تا 40 وات مورد بررسی قرار گرفت که مقدار توان 32 وات به عنوان مقدار بهنیه انتخاب شد. زمان ماند بهینه با انجام یک آزمایش 8 ساعته بررسی شد که راندمان حذف cod و رنگ شیرابه در حالت بهینه ذکر شده و مدت زمان 3 ساعت به ترتیب برابر 60% و 68% بدست آمد. در پایان نیز با بررسی مدل سینتیکی لانگمایر – هینشلوود و مقایسه آن با سایر مدل های سینتیکی، سینتیک فرایند تصفیه مطابق با مدل شبه مرتبه اول قرار گرفت. سپس به منظور پوشش دهی آکنه ها، زیرلایه های پلیمری مختلف از نظر چگالی و کیفیت مورد بررسی قرار گرفت و پلیمر pp به عنوان مدیای مناسب برای استفاده به عنوان زیرلایه ی آکنه ها انتخاب شد. پس از پوشش دهی آکنه ها، پارامترهای ph، لامپ uv، چگالی سطحی نانوذرات zno، میزان سطح پوشش دهی شده و زمان ماند در سیستم تثبیت شده مورد بررسی قرار گرفت. بدین تربیت همانند سیستم دوغابی با بررسی ph و لامپ uv به ترتیب در بازه های 11- 5 و 40- 0 وات مقادیر بهینه 11ph= و توان لامپ uv برابر 32 وات انتخاب شد. همچنین چگالی سطحی پوشش دهی نانوذرات با بررسی مقادیر 20 تا 80 گرم بر متر مربع، مقدار 60 گرم بر متر مربع حاصل شد. از دیگر پارامترهای موثر در راندمان حذف، مقدار سطح پوشش دهی شده از آکنه ها بود که با تغییر در تعداد آکنه ها، مساحت پوشش دهی شده در بازه ی 300 تا 460 سانتیمتر مربع بررسی شد و مقدار بهینه آن برابر 400 سانتیمتر مربع در نظر گرفته شد. زمان ماند بهینه در سیستم تثبیت شده در شرایط بهینه ذکر شده برابر 4 ساعت در نظر گرفته شد که راندمان حذف cod و رنگ به ترتیب برابر 61/5 و 71 درصد حاصل گردید. همچنین با بررسی مدل سینتیکی لانگمایر- هینشلوود، تطابق سینتیک فرایند با مدل سینتیکی شبه مرتبه اول مشاهده شد. در انتها نیز با بررسی bod5 نمونه ها در حین تصفیه، افزایش نسبت bod5/cod از مقدار 15/0 در شیرابه خام به 0/6 در شیرابه تصفیه شده مشاهده گردید. همچنین با استفاده از آزمایش gc mass تغییرات آلاینده های موجود در شیرابه حین فرایند فتوکاتالیستی تصفیه مورد بررسی قرار گرفت.