بررسی حذف متیلن بلو از محلول‌های آبی با روش انعقاد الکتریکی در راکتور با جریان پیوسته: مدل سازی و بهینه‌سازی متغیرهای عملیاتی

مقدمهکاربرد وسیع و روز افزون مواد رنگی بویژه رنگ‌ های سنتتیک و لزوم حذف این مواد از محلول ‌های آبی یکی از چالش ‌ها و نگرانی ‌های زیست محیطی و بهداشتی جوامع صنعتی امروزی محسوب می‌ شود. هدف از این مطالعه، بررسی استفاده از فرآیند انعقاد الکتریکی برای حذف رنگ متیلن بلو به عنوان یکی از رنگ ‌های پرکاربرد و مشکل ‌ساز از محلول های آبی بود.مواد و روش‌ هااین مطالعه در مقیاس آزمایشگاهی و در یک راکتور انعقاد الکتریکی با جریان پیوسته انجام گرفت. به منظور آنالیز بهتر از روش سطحپاسخ با استفاده از مدل باکسبنکن استفاده گردید. همچنین، جهت درک بهتر فرایند، تاثیر متغیرهای عملیاتی و اثر متقابل آنها بر عملکرد فرآیند، نیز بررسی شد. برای این منظور، سه پارامتر مستقل (هر یک در سه سطح) شامل دانسیته جریان (5، 7/5 و 10 میلی آمپر بر سانتی متر مربع)، غلظت رنگ (50، 100 و 150 میلی گرم در لیتر) و زمان عملیاتی (20، 60 و 100 دقیقه) استفاده شد.یافته ‌هانتایج آنالیز واریانس نشان داد حذف رنگ تحت تاثیر تمام متغیرهای مستقل و اثرات متقابل آنها قرار دارد. در شرایط بهینه و در محدوده مقدار متغیرهای انتخاب شده، دانسیته جریان (7/39 میلی آمپر بر سانتی متر مربع)، رنگ (53/21 میلی گرم در لیتر) و زمان واکنش (86/47 دقیقه)، 99/16 درصد رنگ متیلن بلو حذف گردید.نتیجه ‌گیرییافته ‌ها نشان داد که در شرایط عملیاتی بهینه، فرآیند انعقاد الکتریکی می‌ تواند به طور موثری رنگ متیلن بلو را از محلول ‌های آبی حذف نماید. این روش به دلیل سادگی کاربرد و هزینه قابل تحمل آن می ‌تواند در مقیاس واقعی مطالعه و مد نظر قرار گیرد.

Methylene blue removal from aqueous solutions by electrocoagulation in continuous flow reactor: Modeling and optimization of operating parameters

IntroductionThe application and increasingly produce of colorants, particularly, synthetic dyes, are one of the main environmental and health concerns especially in industrialized countries. If this type of dyes is discharged into the environment without any control, many problems will arise. Therefore, it is necessary to remove the dyes from aqueous solutions using appropriate methods. The purpose of this study was to investigate the use of the electrocoagulation process to remove methylene blue as one of the most widely used and problematic dyes from aqueous solution.Methods MaterialsThis study was conducted using a lab scale electrocoagulation reactor operating at a continuous flow. To better analyze and set the minimum reasonable number of experimental runs, the study was carried out using response surface methodology using the BoxBehnken model. For better understanding, the process, the effect of operating variables and their interactions on the process performance was also analyzed using the model. For this purpose, three independent parameters (at three levels) including current density (5, 7.5 and 10 mA/cm 2), dye concentration (50, 100 and 150 mg/L) and operating time (20, 60 and 100 min) were used.ResultsANOVA test results showed that dye removal was affected by all independent variables and their interactions (P<0.05). In optimal conditions, in the range of the levels of the selected variables, the current density of 39.7 mA/cm2, dye concentration of 21.23 mg/l and reaction time of 86.47 min the removal of methylene blue obtained 99.16%.ConclusionThis study showed that in the optimal operating conditions, the process can effectively remove the methylene blue dye. This method can be examined and considered for a real scale condition because of its simple application and affordable.