بررسی کارایی فرآیند فنتون هتروژن با استفاده از نانو ذرات زئولیت فرآوری شده توسط پلاسما و اصلاح شده با یون های آهن جهت تصفیه آب های آلوده به مواد رنگزای آلی

در کار پژوهشی حاضر از فرآیند فنتون هتروژن جهت حذف ماده ی رنگزای قرمز اسیدی 17 از محلول های آبی استفاده شده است. در قسمت اول این پروژه، زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت توسط یون های آهن اصلاح گردید تا به عنوان کاتالیست در فرآیند فنتون هتروژن مورد استفاده قرار گیرد. در ادامه، تاثیر پارامترهای عملیاتی مانند مدت زمان انجام فرآیند(min) ، غلظت اولیه کاتالیست(g/l) ، غلظت اولیه ماده رنگزا (mg/l)، غلظت اولیه هیدروژن پراکسید (mmol/l) و ph اولیه محلول بر راندمان قرمز اسیدی 17 به وسیله زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت تحت فرآیند فنتون هتروژن بررسی گردید. همچنین جهت مدلسازی فرآیند مذکور توسط زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت از شبکه عصبی با ساختار سه لایه ای feed forward back propagation (5:12:1) استفاده شده است. متغیرهای ورودی به شبکه عصبی به ترتیب شامل زمان فرآیند رنگزدائی، غلظت اولیه کاتالیست، غلظت اولیه ماده رنگزا، غلظت اولیه هیدروژن پراکسید و ph اولیه محلول می باشد. کارایی فرآیند راندمان رنگزدائی نیز به عنوان متغیر خروجی یا پاسخ تجربی انتخاب گردید. مقایسه بین داده های تجربی و متغیرهای خروجی که با شبکه عصبی مدلسازی شدند، ضریب همبستگی 993/0 را نشان داد که قابلیت اطمینان این مدل را بیان می کند. در قسمت دوم پروژه، میکروذرات زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت توسط فرآوری پلاسما به روش تخلیه تابان با گاز نیتروژن به نانومیله های زئولیت مربوطه تبدیل گردید و سپس نانومیله های کلینوپتیلولیت به دست آمده با یون های آهن اصلاح گردید تا به عنوان کاتالیست در فرآیند فنتون هتروژن استفاده گردد. برای تعیین ترکیب شیمیایی نانومیله های کلینوپتیلولیت از icp و برای تعیین دیگر مشخصات آن از آنالیزهایxrd ،bet ، ft-ir،edx و تصاویر sem استفاده شد. آنالیزهای انجام شده نشان دادند که ساختار، اندازه حفرات و مورفولوژی نانومیله های کلینوپتیلولیت تحت فرآوری پلاسما در مقایسه با زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت تغییر کرده است. نتایج xrd نشان داده که تخریب کلی در ساختار زئولیت در اثر اعمال پلاسما ایجاد نشده است.. همچنین داده های به دست آمده از آنالیز bet نشان می دهد که سطح ویژه از m2/g 92/23 در زئولیت طبیعی به m2/g26/45 در نانومیله های کلینوپتیلولیت افزایش یافته است. نتایج بدست آمده از آنالیز edx عناصر اصلی سازنده کلینوپتیلولیت از قبیل si و al را نشان می دهد، به طوری که عناصر اصلی سازنده کلینوپتیلولیت بعد از اعمال پلاسما در ساختار زئولیت حضور داشته و ساختار لایه ای میکروذرات کلینوپتیلولیت در اثر فرآیند پلاسما تبدیل به نانومیله های کلینوپتیلولیت شده است. تصاویر sem نشان می دهد که فراوانی اندازه ی قطر نانومیله های کلینوپتیلولیت ایجاد شده با فرآوری پلاسما 40-30 نانومتر و طول آن ها 1000-500 نانومتر گردیده است. در قسمت نهایی از پروژه، برای بهینه سازی فرآیند فنتون هتروژن با استفاده از نانومیله های کلینوپتیلولیت، از روش روی? پاسخ استفاده شد. شرایط مناسب برای غلظت اولیه کاتالیست، غلظت اولیه ماده رنگزا، غلظت اولیه هیدروژن پراکسید و زمان انجام فرآیند به ترتیب برابرg/l 5/1، mg/l10، mmol/l 3 و min40 بدست آمد. در شرایط بهینه کارایی حذف ماده رنگزا توسط فرآیند فنتون هتروژن با نانومیله های کلینوپتیلولیت برابر 90% شده است. آنالیز واریانس ضریب همبستگی بالایی را برای مدل پیشنهاد شده، نشان داد (951/0r2= و 908/0adjusted-r2=).