تصفیه فاضلاب حاوی فنل توسط خاصیت فتوکاتالیستی با پوشش نانو ذرات tio2 بر سطوح بتنی

در این تحقیق، تصفیه فاضلاب سنتزی حاوی فنل توسط خاصیت فتوکاتالیستی نانو ذرات tio2 پوشش یافته بر صفحات بتنی بررسی شده است. راکتور مورد استفاده از جنس پلکسی گلاس شامل مخزن ذخیره آلاینده به حجم تقریبی 40 لیتر و فضای هوادهی به میزان 10 لیتر بود که در ناحیه انجام فرایند فتوکاتالیستی با استفاده از 3 لامپ uv با توان ها و فواصل متغیر از بستر بتنی تابیده می شد. بتن ساخته شده با استفاده از سبک دانه لیکا و با درصدهای مختلف تخلخل ساخته شد. پوشش دهی نانو ذرات نیز توسط روش دوغابی، مخلوط با سیمان و با استفاده از دو نوع چسب بتن انجام شد. راندمان فرایند در شرایط مختلف راه اندازی شامل غلظت آلاینده ورودی، ph، توان لامپ، فاصله لامپ، میزان جرمی tio2، دما، تخلخل سطوح بتنی و روش های مختلف پوشش دهی بررسی گردید. بهینه سازی فرایند با استفاده از روش تاگوچی و درصد تاثیر هر یک از پارامترها در راندمان حذف با استفاده از آنالیز واریانس تعیین و در بهینه ترین حالت (غلظت آلاینده mg/l 25، شدت تابش با استفاده از لامپ 60 وات، میزان tio2 معادل g/m2 80، 12=ph، فاصله لامپ از صفحات برابر 10 سانتیمتر، دمای آزمایش c° 20 و تخلخل سطحی %19) در حدود %3/99 تعیین شد. کاهش ناچیز در راندمان حذف پس از 50 بار تکرار فرایند نشان از چسبندگی مناسب نانو ذرات بر سطح بتن و پایداری سیستم داشت. راندمان سیستم با استفاده از دو نوع لامپ uv-a و uv-c و uv طبیعی خورشید نیز تعیین گردید که نتایج بیانگر توجیه استفاده از لامپ uv-a در فرایند فتوکاتالیستی بود. سینتیک فرایند نیز از مدل شبه مرتبه اول لانگمایر-هینشلوود تبعیت کرد. ترکیبات میانی در طی فرایند با استفاده از آزمایش gc-mass و روش اسپکتروفتومتری در فواصل زمانی 15 و 30 دقیقه ای مشخص کرد که در یک ساعت اول واکنش ترکیبات حلقوی متنوعی تولید شده که تا پایان زمان واکنش تجزیه شده و تبدیل به ترکیبات خطی کم خطرتر نسبت به فنل می شوند. سینتیک محصولات میانی نیز بطور دقیق و مجزا با استفاده از مدل ریاضی- شیمیایی و برازش غیر خطی تعیین شد. مدلسازی لامپ uv با طول و فواصل متغیر از صفحات بتنی انجام و با توجه به ابعاد راکتور کالیبره گردید. نتایج نشان داد که مدل بسط داده شده اختلاف کمی در حدود %5 با نتایج آزمایشگاهی دارد. مدلسازی فرایند نیز با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی صورت گرفت و نتایج بیانگر توانایی این روش عددی غیر خطی برای پیش بینی رفتار فرایند پیچیده فتوکاتالیستی داشت.