ارزیابی کارآیی فرآیند سونوالکتروشیمی به منظور حذف آلاینده های زیست محیطی در بوم سازگان آبی ( مطالعه موردی: حذف فرمالدئید)

طبق تحقیقات آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا، فرمالدئید به‌عنوان عامل سرطان‌زای گروه یک طبقه‌بندی گردیده است. غلظت آستانه 1.61 میلی‌گرم بر لیتر فرمالدئید برای حفاظت از بوم‌سازگان آبی پیشنهاد شده ‌است. در نتیجه پساب‌های حاوی فرمالدئید باید قبل از تخلیه به محیط زیست تصفیه ‌شوند تا از بوم‌سازگان آبی و سلامت انسان محافظت شود. هدف این پژوهش کاربردی، بررسی کارآیی حذف فرمالدئید، از آب آشامیدنی شهری توسط فرآیند اکسیداسیون پیشرفته سونوالکتروشیمی می‌باشد. این تحقیق در مقیاس آزمایشگاهی و راکتور ناپیوسته تک‌قطبی سونوالکتروشیمی انجام‌ گردید. مقادیر معین فرمالدئید به نمونه آب آشامیدنی شهری تهران افزوده ‌شد. کارآیی حذف با استفاده از الکترودهای روی- مس (به ‌علت برقراری بهترین پتانسیل) در حالات مختلف متغیرهای ph (3-11)، زمان (0-32 دقیقه)، غلظت فرمالدئید (110-330 میلی‌گرم در لیتر)، چگالی جریان (4-8 میلی‌وات بر سانتی‌مترمربع) و توان الکتریکی (50-100 وات) مورد بررسی قرار گرفت. اندازه‌گیری غلظت فرمالدئید باقی‌مانده به وسیله دستگاه اسپکتروفتومتری در طول موج 400 نانومتر با روش رنگ‌سنجی با اسید کروموتروپیک 6252 انجام ‌گرفت. نتایج با مدل‌های سنتیک جذب و آنالیز واریانس یک‌طرفه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. تمام مراحل پژوهش طبق موازین اخلاقی اجرا گردید. بهترین شرایط حذف 110 میلی‌گرم در لیتر فرمالدئید (کارآیی 100 درصد) در زمان تماس 32 دقیقه،ph بهینه معادل 3، چگالی جریان‌ 12 میلی‌آمپر بر سانتی‌مترمربع و توان الکتریکی 150 وات به‌دست ‌آمد. فرآیند از مدل سنتیکی درجه اول (0.9994=r^2) و آنالیز واریانس یک‌طرفه پیروی کرد. غلظت به‌عنوان مهم‌ترین متغیر بر اساس کارآیی حذف فرمالدئید به‌دست ‌آمده توسط مدل تاگوچی بود. این مطالعه بینش‌های جدیدی را برای مطالعه تصفیه سونوالکتروشیمی برای حذف فرمالدئید از طریق اکسیداسیون مستقیم (الکترولیز و سونولیز) و اکسیداسیون غیرمسقیم ارایه می‌دهد.

evaluation of the efficiency of the sono-electrochemical process for the removal of environmental pollutants in aquatic ecosystems (case study: formaldehyde removal)

according to the us environmental protection agency, formaldehyde is classified as a group 1 carcinogen. a threshold concentration of 1.61 mg/l of formaldehyde has been proposed to protect aquatic ecosystems. as a result, wastewater containing formaldehyde should be treated before discharge to the environment to protect aquatic ecosystems and human health. the aim of this applied research is to investigate the efficiency of formaldehyde removal from urban drinking water by the advanced sono-electrochemical oxidation process. this research was conducted on a laboratory scale and in a single-pole sono-electrochemical batch reactor. certain amounts of formaldehyde were added to a sample of urban drinking water in tehran. the removal efficiency was investigated using zinc-copper electrodes (due to the establishment of the best potential) in different conditions of ph (11-3), time (0-32 minutes), formaldehyde concentration (110-330 mg/l), current density (4-8 mw/cm2) and electric power (50-100 w). the measurement of the residual formaldehyde concentration was carried out by spectrophotometry at a wavelength of 400 nm using the colorimetric method with chromotropic acid 6252. the results were analyzed with absorption kinetic models and one-way analysis of variance. all stages of the research were carried out in accordance with ethical standards. the best removal conditions of 110 mg/l formaldehyde (100% efficiency) were obtained at a contact time of 32 min, an optimum ph of 3, a current density of 12 ma/cm2 and an electrical power of 150 w. the process followed a first-order kinetic model (r2 = 0.9994) and one-way analysis of variance. concentration was the most important variable based on the formaldehyde removal efficiency obtained by the taguchi model. this study provides new insights into the study of sono-electrochemical treatment for formaldehyde removal via direct oxidation (electrolysis and sonolysis) and indirect oxidation.