بهینه‌سازی حذف نیترات از منابع آب آشامیدنی توسط پامیس اصلاح شده با کلرید منیزیم با به کارگیری روش طراحی باکس بنکن

هدف: نیترات به دلیل حلالیت بالا در آب، باعث آلودگی منابع آب زیرزمینی و تهدیدی جدی برای سلامتی انسان‌ها شده و موجب اوتروفیکاسیون در منابع آب می‌گردد. این مطالعه با هدف بهینه‌سازی استفاده از پامیس اصلاح شده در حذف نیترات از آب انجام شد.روش‌ها: این مطالعه تجربی در سال 1398 در مقیاس آزمایشگاهی و با طراحی آزمایشات به روش باکس بنکن انجام شد. متغیرهای مورد مطالعه شامل (4-2) ph، غلظت اولیه نیترات (mg/l100-50)، زمان تماس (min45-15) و دوز پامیس (gr/l1.5-0.5) اصلاح شده در سه سطح بود. در مجموع تعداد 29 آزمایش طراحی و اجرا شد. طراحی آزمایشات و آنالیز نتایج با استفاده از نرم‌افزارdesign expert انجام شد. کلیه آزمایش‌ها در آزمایشگاه دانشکده بهداشت قزوین طبق دستورالعمل آخرین ویرایش کتاب روش‌های استاندارد برای آزمایشات آب و فاضلاب انجام شدند.نتایج: نتایج نشان داد که معادله چند جمله‌ای درجه دوم بر داده‌های آزمایشی برازش خوبی دارد. اثرات درجه اول هر چهار متغیر شامل ph، غلظت اولیه نیترات، زمان تماس و پامیس اصلاح شده و همچنین اثرات متقابل و اثرات درجه دوم هر یک از آن ها بر کارایی حذف نیترات از آب معنی‌دار بود (p-value<0.05). نتایج بهینه‌سازی عددی نشان داد که شرایط بهینه شامل ph برابر 2.01، غلظت اولیه نیترات 70.45 میلی گرم در لیتر، زمان واکنش 44.98 دقیقه و دوز پامیس اصلاح شده 1.21 گرم در لیتر بود. در این شرایط راندمان حذف نیترات، میزان مطلوبیت مدل و r2 پیش بینی شده به ترتیب برابر با 89.66 درصد، 100 درصد و 0.82 بود.نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج می‌توان از پامیس اصلاح شده با منیزیم برای حذف نیترات از آب استفاده نمود. اما بایستی توجه نمود که پس از تصفیه بایستی با یک ماده قلیاء مناسب ph آب حاصل اصلاح شود.

Optimization of nitrate removal from drinking water by modified Pumice with magnesium chloride using Box Benken design method

Introduction: Nitrate, due to its high solubility in water, causes pollution of groundwater resources, poses a serious threat to human health and causes eutrophication of water resources. The aim of this study was to optimize the use of modified pumice in the removal of nitrate from water.Methods: This experimental study was performed in 2020 on laboratory scale. The experiments were designed using the BoxBenken method. The studied variables included pH (24), initial nitrate concentration (50100 mg/L), contact time (1545 min) and pumice dose (0.5 1.5 gr/L) at three levels. Thus, a total of 29 experiments were designed and performed. Experimental design and statistical analysis were performed using Design Expert 7.0 software. All examinations were performed according to the instructions provided in the latest edition of the Standard Methods for the Examinations of Water and Wastewater. Results: The results showed that the quadratic polynomial equation fitted well with the experimental data. Also, the liner effects of all four variables (including pH, initial nitrate concentration, contact time and modified pumice dose), as well as interactions effects and quadratic effects of each variable on the nitrate removal efficiency from water were significant (PValue <0.05). The results of numerical optimization showed that the optinal conditions included pH of 2.01, initial nitrate concentration of 70.45 mg/L, reaction time of 44.98 min, and modified pumice dose of 1.21 gr/L. Under these conditions, nitrate removal efficiency, model desirability, and predicted R2 were 89.66%, 100% and 0.82, respectively.Conclusion: According to the results, magnesiummodified pumice can be applied to remove nitrate from water. However, it should be mentioned that the pH of the water, after purification, must be modified with a suitable alkaline substance.