بررسی کاربرد حفره‎زایی هیدرودینامیکی و جریان‎های برخورد کننده در فرآیندهای اکسایش پیشرفته جهت تجزیه‎ی آلاینده‎های آلی

در تحقیق حاضر تلاش شده است طی مراحلی هدفمند، کارایی واکنشگاه حفره‎زایی هیدرودینامیکی (hc)، به عنوان روشی برای تصفیه‎ی پساب‎های حاوی آلاینده‎های آلی از طریق بهینه‎سازی شرایط عملیاتی، به‎کارگیری کاتالیست مناسب و تلفیق با تکنیک جریان‎های برخورد کننده (is) و بر پایه‎ی فرآیندهای اکسایش پیشرفته بهبود یابد. در سری اول آزمایش‎ها، ابتدا واکنشگاه hc فشار پایین، با به‎کارگیری صفحه‎های ارفیس، به عنوان مجرای تنگ شده و صفحات آهن به عنوان کاتالیست، جهت بررسی اثر شرایط عملیاتی ساخته شد. طی مراحل بهینه‎سازی میزان پیشرفت رنگ‎زدایی (ed) از محلول آبی ردامین ب (rhb) به عنوان واکنش مدل به‎کار رفت. تولید درجای معرف‎های فنتونی مکانیسم فنتون پیشرفته‎ی القا شده (iafp)را به عنوان علت اثر افزایش حضور آهن بر کارایی فرآیند hc معرفی نمود. نتایج نشان دادند که بالاترین بهره‎ی حفره‎زایی در ph برابر 3 و غلظت اولیه‎ی رنگ برابر با mg.l-1 10 به دست می‎آید. همچنین افزایش فشار اولیه افزایش ed را به دنبال دارد. ‎صفحه ارفیس‎های ضخیمتر، ed کمتر، ‎صفحه ارفیس‎های با قطر سوراخ بالاتر، ed بیشتر و صفحه ارفیس‎های با سطح عبور بیشتر، ed کمتر را به دنبال داشته‎اند. در شرایط عملیاتی با ‎صفحه ارفیس‎های غوطه‎ور، کارایی واکنشگاه بالاتر بوده است. از سوی دیگر در شرایط عملیاتی بر خط، تغییر فشار برگشتی، یک نقطه‎ی بهینه در فشار برگشتی bar 3 نشان می‎دهد. بررسی تغییرات طیف uv-vis محلول طی واکنش نشان داد که هر دو مسیر واکنش n-دی‎اِتیلاسیون‎ و تخریب عامل رنگ‎زای rhb طی فرآیند رنگ‎زدایی رخ می‎دهد. شبیه‎سازی فرآیند با استفاده از نرم‎افزار شبیه‎ساز رفتار حفره، افزایش فشار و دمای فروپاشی ریز حباب در اثر افزایش فشار اولیه را تأیید کرد که با نتایج تجربی به دست آمده برای ed هم‎خوانی دارد. فرآیند انجام یافته در واکنشگاه hc با استفاده از شبکه‎ی عصبی مصنوعی سه لایه، از نوع پیش‎رو، و بر اساس تابع یادگیری پس‎انتشار trainlm و توابع انتقال tansig و purelin در لایه ‎های پنهان و خروجی شبیه‎سازی شد. در سری دوم آزمایش‎ها یک واکنشگاه حفره‎زایی هیدرودینامیکی تلفیق شده با جت‎های برخورد کننده (mijcr) جهت بررسی تلفیق تکنیک‎های hc و is ساخته شد و پودر آهن با ظرفیت صفر (zvi) به عنوان کاتالیست به کار رفت. نتایج نشان دادند که استفاده از zvi تا پنج برابر افزایش ed را به دنبال داشته است. ایجاد جریان‎های برخورد کننده و هوادهی نیز اثر افزایشی قابل ملاحظه‎ای بر کارایی mijcr نشان دادند. غلظت اولیه‎ی کاتالیست و فاصله‎ی بین نازل‎ها با نشان دادن یک نقطه‎ی بهینه، بر عملکرد واکنشگاه اثرگذار بوده‎اند. قابلیت mijcr در حذف دیگر آلاینده‎های آلی با حذف 4-نیتروفنل از محلول آبی آن در حضور h2o2 و fe تأیید شد. در اینجا نیز نتایج تجربی حاصل از عملکرد mijcrبا کمک تکنیک ann شبیه‎سازی شدند.