f ostovar
-
زمینه و هدف
امروزه با توجه به فرآیندهای تصفیه بر پایه غشا، استفاده از موادی مانند آنتی اسکالانت ها که از تشکیل رسوب ها در حین فرآیند تصفیه جلوگیری می کنند؛ از نقطه نظر صنعتی بسیار حایز اهمیت می باشد. هدف از این پژوهش، سنتز آنتی اسکالانت کوپلیمر استایرن- مالییک انیدرید (PSMA) به روش پلیمریزاسیون رادیکالی و بررسی عوامل و پارامترهای موثر در استفاده از آن در غشاء اسمز معکوس جهت حذف TDS از نمونه آب خلیج فارس بود.
روش کارمطالعه حاضر در مقیاس آزمایشگاهی با هدف بررسی کارایی آنتی اسکالانت سنتزی، به صورت ناپیوسته و به شکل بنیادی- کاربردی و در مقیاس نیمه صنعتی توسط سیستم غشایی اسمز معکوس (RO) انجام پذیرفت. سپس جهت بررسی عملکرد آن بر میزان هدایت الکتریکی (EC)، کل جامدات محلول (TDS)، شار خروجی و گرفتگی غشا در سیستم اسمزمعکوس، تاثیر پارامترهایی مانند pHو غلظت آنتی اسکالانت در افزایش راندمان و کارایی غشا بررسی گردید.
یافته هانتایج نشان داد با افزودن آنتی اسکالانت به سیستم اسمز معکوس می توان EC و TDS نمونه را به ترتیب در محدوده 5/99-8/98 درصد و 7/98-2/97 درصد کاهش داد، بطوریکه در مدت زمان مورد بررسی که یک ساعت بود؛ کاهش عملکرد کمتری در غشاء اسمز معکوس نسبت به حالت عدم استفاده از آنتی اسکالانت مشاهده شد. همچنین غلظت آنتی اسکالانت سنتزی تا غلظت mg/L 5 سبب افزایش راندمان شده و سپس تاثیر کمی داشت. افزایش pH نیز اثر نامطلوبی بر کارایی سیستم اسمز معکوس داشته و با افزایش pH از 7 به 9، راندمان سیستم کاهش یافته و مقدار TDS بیشتری به ترتیب برابر mg/L 5/265 و mg/L 5/382 در خروجی پساب تصفیه شده مشاهده گردید. مطابق با بررسی های آماری ANOVA و مقادیر Prob> F برابر 0004/0، مطابقت داده ها به اثبات رسید. همچنین، مطابقت خوب نتایج واقعی و نتایج پیش بینی شده نرم افزار نیز تایید شد و ارتباط خوب و منطقی بین ضریب رگرسیون پیش بینی شده و تجربی حاصل گشت.
نتیجه گیریبا توجه به نتایج و با تعیین مقادیر بهینه پارامترهای مورد بررسی با غلظت mg/L 5 آنتی اسکالانت و در pH برابر 7، استفاده از آنتی اسکالانت سنتزی، سبب افزایش راندمان تصفیه با استفاده از سیستم اسمزمعکوس شده است. این ماده با افزایش طول عمر غشا و جلوگیری از ایجاد رسوب روی غشاء اسمز معکوس، زمان استفاده از این سیستم را افزایش داده و در حضور این ضد رسوب، راندمان تصفیه بالاتری در سیستم اسمزمعکوس حاصل می شود.
کلید واژگان: آنتی اسکالانت, پلیمریزاسیون رادیکالی, خلیج فارس, پلی استایرن- مالئیک انیدرید, اسمزمعکوسJournal of Health, Volume:13 Issue: 1, 2022, PP 92 -109Background & objectivesNowadays, according to membrane-based filtration processes; the use of substances such as antiscalants that prevents the formation of deposits during the treatment process, is very important from industrial point of view. This study aimed to synthesize styrene-maleic anhydride copolymer (PSMA) using the radical polymerization method and to investigate the factors and parameters affecting its use in reverse osmosis membrane for removal of TDS from the Persian Gulf water sample.
MethodsThe present study was performed in laboratory scale to investigate the efficiency of synthetic antiscalants, in batch and fundamental-applied forms, as well as on a semi-industrial scale using reverse osmosis (RO) membrane system. Then, to evaluate its performance on the electrical conductivity (EC), total dissolved solids (TDS), flow flux, and membrane fouling in the reverse osmosis system, the effect of parameters such as pH and antiscalant concentration on increasing membrane efficiency and effectiveness were investigated.
ResultsThe results showed that by adding antiscalant to the reverse osmosis system, the EC and TDS of the sample can be reduced in the range of 99.5-8.98% and 97.98-2.7%, respectively, so that in the study period, which was 1 hour, less performance reduction was observed in reverse osmosis membranes than in the absence of antiscalant. Also, the concentration of synthetic antiscalant up to 5 mg/L increased the efficiency, but had a small effect in higher amounts. Increasing the pH also had an adverse effect on efficiency of the reverse osmosis system and by increasing the pH from 7 to 9, the system efficiency decreased and higher TDS scores of 265.5 mg/L and 382.5 mg/L were observed in the treated effluent output, respectively. According to ANOVA statistical analysis and Prob> F values of 0.0004, the data were confirmed to be consistent. Also, a good match between the actual results and the predicted results of the software was confirmed and a logical relationship was obtained between the predicted and experimental regression coefficients.
ConclusionAccording to the results and by determining the optimal values of the studied parameters with a concentration of 5 mg/L antiscalants and at a pH of 7, the use of synthetic antiscalant increased the treatment efficiency using a reverse osmosis system. This material, by increasing the life of the membrane and preventing the formation of deposits on the reverse osmosis membrane, increased the time of use of this system and higher treatment efficiency was achieved in the reverse osmosis system in the presence of this anti-fouling.
Keywords: Antiscalant, Radical Polymerization, Persian Gulf, Polystyrene-maleic Anhydride, Reverse Osmosis -
زمینه و هدف
با توجه به وجود صنایعی مانند فولاد زنگ نزن، حضور یون نیکل (II) در آب ها و پسابها در غلظت های بالا گزارش شده است. بنابراین، حذف یون نیکل (II) از پسابها و محیط زیست امری ضروری به شمار می آید. در این پژوهش نانوذرات اکسید آهن (III) به عنوان جاذب برای حذف یون نیکل (II) از آب در یک سیستم تعادلی منقطع مورد مطالعه قرار گرفت.
روش بررسیجهت مشخصه یابی ساختاری نمونه از تکنیک های FT-IR، SEMو XRDاستفاده شد. برای تعیین شرایط بهینه جذب، اثر پارامترهای مهم از قبیل: pH، زمان تماس، وزن جاذب و غلظت اولیه مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، مطالعه ترمودینامیکی (تغییرات انرژی آزاد استاندارد گیبس، آنتالپی و آنتروپی)، مطالعات ایزوترمی (ظرفیت جذب) و مطالعات سینتیکی (تاثیرپذیری جاذب با زمان) بررسی گردید.
یافته هانتایج نشان داد که جاذب مغناطیسی مذکور، دارای بالاترین راندمان حذف آلاینده نیکل (II) در pH برابر 7، زمان تماس min 60، مقدار جاذب mg 200 و بالاترین غلظت قابل حذف mg/L 400 است.
نتیجه گیریبا مطالعات ترمودینامیکی مشخص گردید که واکنش گرماگیر بوده و خودبه خودی بودن فرایند جذب، با عامل آنتروپی کنترل می شود (J/mol.K 165/7+ ΔS°=و KJ/mol 2/7-(ΔG°= . برای درک بهتر مکانیزم جذب، از معادلات سینتیک شبه درجه اول و دوم استفاده شد. سپس جهت تعیین ظرفیت جذب، ایزوترم های جذبی لانگمویر و فروندلیچ بررسی گردید و مطابقت خوب نتایج با مدل فروندلیچ و ظرفیت جذب برابر با mg/g 43/5 به دست آمد که بیانگر ظرفیت جذب بالای جاذب و چند لایه بودن آن است.
کلید واژگان: نانوذرات اکسید آهن (III), نیکل (II), ایزوترم, ترمودینامیک, سینتیکBackground and ObjectiveDue to the existence of industries such as stainless steel, the presence of nickel (II) ions in water and wastewater has been reported at high concentrations. Removal of nickel (II) ions from wastewater and the environment are of primary importance. In this study, iron (III) oxide nanoparticles were studied as an adsorbent for removal of Ni (II) ions from water in the batch equilibrium system.
Materials and MethodsFT-IR, SEM and XRD techniques were used to characterize the structure of the sample. To determine the optimum adsorption, the effect of important parameters such as pH, contact time, adsorbent weight and initial concentration were investigated. Also, thermodynamic study (Gibbs standard energy variations, enthalpy and entropy), isothermal studies (absorption capacity) and kinetic studies (absorbent effect with time) were investigated.
ResultsThe results showed that the magnetic adsorbent had the highest removal efficiency of nickel (II) at pH 7, contact time 60 min, adsorbent dosage of 200 mg, and maximum removable concentration of 400 mg/L.
ConclusionWith thermodynamic studies, it was determined that the reaction was endothermic and the spontaneous process was controlled using the entropy factor (ΔG°=-2.7 KJ/mol, ΔS°=+165.17 J/mol.K). In order to better understand the mechanism of adsorption, kinetics studies were carried out using the pseudo-first-order and pseudo-second-order models. Then, Langmuir and Freundlich adsorption isotherms were investigated to determine the adsorption capacity, and it was found that the adsorption data were well fitted to Freundlich model and the maximum adsorption capacity was 43.5 mg/g, which indicated high adsorption capacity and its multi-layers.Then, Langmuir and Freundlich adsorption isotherms were investigated and it was found that the adsorption data were well fitted to Freundlich model and maximum adsorption capacity (qmax=43.5 mg/g) was obtained which indicates good adsorption capacity of adsorbent and its multi-layers.
Keywords: Iron (III) oxide nanoparticles, Ni (II), Isotherm, Thermodynamics, Kinetics -
زمینه و هدفانعقاد یکی از فرایندهای اصلی تصفیه خانه های متداول آب است که از طریق مخلوط کردن منعقدکننده هایی نظیر آلومینیوم سولفات، کلروفریک و پلی آلومینیوم کلراید (PAC) با آب خام انجام می شود. لجن حاصل از این فرایند، حاوی مقادیر زیادی منعقدکننده است که ارزش اقتصادی بالایی دارند. بنابراین چنانچه این منعقدکننده ها بازیابی شوند، علاوه بر کاهش ریسک های مربوط به دفع لجن، ممکن است هزینه های تامین منعقدکننده تازه در تصفیه خانه آب و یا فاضلاب نیز کاهش یابد.روش بررسیبه منظور دستیابی به مستندات موضوع، پایگاه های اطلاعاتی ScienceDirect، Google scholar و… با کلمات کلیدی "Coagulant recovery"، "Water residuals management"، "بازیابی منعقدکننده" و… جستجو شد. بیش از صد و پنجاه مستند در قالب مقاله، کتاب و گزارش علمی از نظر اعتبار مطالب و ارتباط موضوعی بررسی گردید. مطالب جمع آوری شده تحت عناوین "شیوه های بازیابی"، "تکرارهای بازیابی"، "بازیابی از منظر اقتصادی" و "نقاط قوت و ضعف روش ها" دسته بندی و خلاصه سازی شد.یافته هااستفاده از روش های نوین همچون ترکیبی از فرایندهای غشائی و شیمیایی یا فرایندهای غشائی تبادل یونی، منجر به بازیابی منعقدکننده با کیفیتی مشابه نمونه های تجاری می گردد و در صورت استفاده از روش های متداول و کم هزینه تر همچون هضم اسیدی، کیفیت منعقدکننده بازیابی شده با نمونه های تجاری صنعت آب شرب قابل رقابت نیست.نتیجه گیریدر این پژوهش روش های مختلف بازیابی مواد منعقدکننده جهت تعیین استراتژی های استفاده مجدد، بررسی شد. احتمال می رود استفاده از منعقدکننده های بازیابی شده با شیوه های متداول، در تصفیه خانه های فاضلاب، قوانین مربوطه را ارضاء کند. استفاده صنعتی از فرایندهای نوین جهت بازیابی منعقدکننده هایی با کیفیت بالاتر، نیازمند بررسی های دقیق فنی و اقتصادی است.کلید واژگان: منعقدکننده, روش های بازیابی, تصفیه آب, لجنBackground and ObjectiveCoagulation, which is carried out by mixing coagulants such as alum, ferric chloride and poly aluminum chloride PAC with raw water, is one of the main processes in conventional water treatment plants. Sludge from this process contains high amounts of coagulants with high economic value. Therefore, if these coagulants are recovered, in addition to reducing the risks relate to sludge disposal, the expenses related to the supply of fresh coagulant in water or wastewater treatment plant may decrease.Materials and MethodsTo access related documentation, ScienceDirect, Google scholar and other databases were searched using keywords such as “coagulant recovery”, “water residuals management”, etc. More than one hundred fifty documents were investigated based on the content validity and thematic relation. Gathered contents were classified and summarized under the titles of “recovery methods”, “repeated recoveries”, “recovery regarding economic aspect” and “advantages and disadvantages of methods”.ResultsUse of new methods such as combination of membrane and chemical processes or ion exchange membrane processes leads to the recovery of coagulants with a similar quality to the commercial ones. In case of using conventional and less costly methods such as acid digestion, quality of recovered coagulants is not comparable with those of commercial ones, which are used in water treatment.ConclusionDifferent coagulants recovery methods were investigated to determine the reuse strategies. It is likely that using of recovered coagulants through conventional methods is in accordance with the related regulations of the wastewater treatment plants. Industrial use of novel processes for recovery of coagulants with higher quality needs precise technical and economical investigations.Keywords: Coagulant, Recovery methods, Water treatment, Sludge
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.