بهینه سازی فرآیند فوتو فنتون جهت کاهش مواد آلی فاضلاب کارخانه خمیر و کاغذ با استفاده از روش سطح پاسخ

صنایع خمیر و کاغذ از جمله صنایع با بالاترین مصرف آب شیرین و تولید کننده فاضلاب است که در صورت رهاسازی مستقیم فاضلاب تولیدی در محیط زیست، آسیب جدی به چرخه زیستی آب و خاک وارد کند. وجود مواد آلی زیست تخریب ناپذیر با جرم مولکولی بالا در فاضلاب تولیدی، روش های تصفیه مرسوم مانند تصفیه زیستی و ته نشینی را دچار محدودیت می کند. امروزه روش فوتو فنتون به عنوان روشی  ساده، سریع و دوستدار محیط زیست مورد توجه محققین قرار گرفته است که می تواند با تولید رادیکال های هیدروکسیلی پرقدرت موجب اکسید شدن مواد آلوده کننده ‎گردد. غلظت اکسید کننده، غلظت آهن و ph  محیط واکنش از جمله عوامل موثر در کارآیی این فرآیند می باشند. در این پژوهش جهت بررسی اثر عوامل ذکر شده موثر، طراحی آزمایش با روش ترکیب مرکزی بر پایه روش سطح پاسخ، با سه عامل متغیر غلظت بدون بعد هیدروژن پروکسید، غلظت یون آهن (ii) و ph، در 18 آزمایش انجام گردید. جهت اعمال روش تصفیه فوتو فنتون بر روی نمونه پساب، ابتدا ph تنظیم و سپس به ترتیب، اضافه کردن یون آهن (ii) و هیدروژن پروکسید انجام گردید و محلول پس از آن بلافاصله تحت تابش نور uv قرار گرفت. cod به عنوان شاخص نشاندهنده آلودگی فاضلاب تعریف گردید و جهت از حذف اثر مزاحم هیدروژن پروکسید در اندازه گیری cod، اصلاح نمونه ها با استفاده از سدیم سولفیت انجام پذیرفت. بر پایه نتایج بدست آمده، بهینه سازی عوامل موثر جهت رسیدن به بهترین عملکرد با حداقل هزینه اقتصادی انجام شد. بیشینه مقدار حذف cod بطور تجربی برابر 71.51% به دست آمد. در حالت بهینه اقتصادی با غلظت اولیه اکسید کننده بدون بعد 0.369، غلظت یون آهن ((ii برابر mg/l 99.98 و ph برابر 3.28، 65.21% حذف cod و 1.37 ریال هزینه به ازای حذف 1 واحد cod به ‎دست آمد.

optimizing the photo-fenton process to reduce the effluent organic matter of pulp and paper mill wastewater using the response surface method

the pulp and paper industry has historically been one of the world‘s largest consumers of freshwater resources and producers of wastewater, which, can cause serious damage to the water and soil ecosystem if directly discharged into the environment. on the other hand, the use of traditional treatment techniques including biological treatment and coagulation is restricted by the presence of non-biodegradable organic compounds with high molecular masses. the photo-fenton process is an environmentally friendly, simple, and fast method with low operational cost which could oxidize polluting substances by producing powerful hydroxyl radicals. the most important variables in the effectiveness of this process are the concentration of the oxidant agent, the concentration of ferro ions, and ph. with three variables; the dimensionless concentration of hydrogen peroxide, the concentration of ferro ions, and the ph, the experiment’s design was carried out by the central composite method based on the response surface method in 18 experiments. ph was adjusted, ferro ion and hydrogen peroxide were added, and the solution was then immediately exposed to uv light in order to apply the photo fenton treatment procedure to the sample. cod was defined as an indicator of wastewater pollution, and sodium sulfite was used to eliminate the effect of hydrogen peroxide on cod test. effective factors were also optimized for the best performance at the most economical cost. the maximum value of cod removal = 71.51% was obtained experimentally. in the economic optimal state with the initial concentration of dimensionless oxidant dose = 0.369, ferro ion concentration = 98.99 mg/l, and ph = 3.28, 65.21% of cod removal was achieved and 1.37 riyals for removal of 1 cod unit were obtained.