شماره ركورد
34900
پديد آورنده
كيميا نديري
عنوان
بررسي اثربخشي استفاده از اكسيدكنندههاي منتخب حاوي كلر در فرايند اكسيداسيون پيشرفته مبتني بر كاويتاسيون هيدروديناميكي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/06/05
استاد راهنما
سروش برادران
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسي شيمي
چكيده
فرايندهاي اكسيداسيون پيشرفته با تكيه بر توليد گونههاي واكنشپذير مانند راديكالهاي هيدروكسيل، از مؤثرترين رويكردهاي نوين در حذف آلايندههاي آلي پايدار به شمار ميروند. كاويتاسيون هيدروديناميكي نيز با ايجاد شرايط فيزيكي شديد ناشي از فروپاشي حبابهاي بخار، بستري مناسب براي توليد اين گونههاي فعال فراهم ميسازد. اين پژوهش با هدف بررسي عملكرد سامانههاي تركيبي مبتني بر كاويتاسيون هيدروديناميكي و فرايندهاي اكسيداسيون پيشرفته در حذف آنتيبيوتيك مقاوم افلوكساسين طراحي و اجرا گرديد. بهينهسازي هندسي ونتوري متداول با استفاده از روش سطح پاسخ و شبيهسازي CFD، ابعاد بهينهاي شامل زاويه همگرايي °80، زاويه واگرايي °8 و طول گلوگاه mm65/4 را تعيين نمود. در ادامه، طراحي و بهينهسازي ونتوري تركيبي انجام شد كه با زاويه همگرايي داخلي برابر با °40، زاويه واگرايي داخلي °6 و قطر گلوگاههاي 4 و mm8، منجر به افزايش 28 درصدي در تشكيل حبابهاي كاويتاسيون نسبت به ونتوري متداول شد. در ادامه، بهمنظور ارزيابي بازده شيميايي فرايند، اثر همافزايي اكسيدكنندههاي كلردار شامل كلرآمين-T و سديم پركلرات در كنار هيدروژن پراكسيد و در تركيب با كاويتاسيون مورد مطالعه قرار گرفت. تمامي آزمايشها با روش باكس-بنكن در چارچوب روش سطح پاسخ و در محدوده mg.L-1 200-0 براي هر اكسيدكننده انجام شد و شرايط بهينه براي بيشينهسازي تخريب افلوكساسين استخراج گرديد. سپس تركيب كلرآمين-T، پرسولفات و تابش فرابنفش در بستر كاويتاسيون مورد بررسي قرار گرفت كه تحت شرايط بهينه (mg.L-1 100 كلرآمين-T، mg.L-1 200 پرسولفات و تابش فرابنش با توان W32)، منجر به تخريب بيش از %68 افلوكساسين در طي مدت زمان 60 دقيقه گرديد. بررسي اثر متغيرهاي عملياتي نشان داد كه افزايش فشار تا bar3 موجب ارتقاء بازده فرايند تخريب شده، اما فشارهاي بالاتر با ايجاد پديده سوپركاويتاسيون، افت كارآيي سامانه را در پي دارد. همچنين، آزمون سه الگوي تزريق تدريجي كلرآمين-T در فواصل 5، 10 و 20 دقيقهاي نشان داد كه تزريق در بازههاي 10 دقيقهاي، با دستيابي به حدود %02/80 تخريب، بالاترين كارآيي تخريب را به همراه دارد. در نهايت، با استفاده از شاخص نسبت كارآيي به هزينه (ECR)، فرايند تركيبي HC/UV/PS/NH₂Cl-T با كسب بيشترين امتياز (68/0) بهعنوان مؤثرترين و مقرونبهصرفهترين گزينه تخريب افلوكساسين شناسايي شد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/13
عنوان به انگليسي
Investigation of the synergistic effect of chlorine-based oxidants in the hydrodynamic cavitation-based advanced oxidation process in wastewater treatment
تاريخ بهره برداري
9/9/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
كيميا نديري
چكيده به لاتين
Advanced oxidation processes (AOPs), founded on the generation of highly reactive species such as hydroxyl radicals, are among the most promising current techniques for the degradation of persistent organic pollutants. Hydrodynamic cavitation, through the intense physical conditions generated by the vapor bubble collapse, offers an appropriate environment for the formation of such reactive species. This study was designed and executed to compare the performance of hybrid systems consisting of hydrodynamic cavitation and advanced oxidation processes for the removal of the recalcitrant antibiotic ofloxacin. Optimization of the conventional Venturi using the response surface methodology (RSM) and CFD simulation established the optimum dimensions as an 80° convergence angle, an 8° divergence angle, and a 4.65 mm throat length. Based on these findings, an optimized tandem Venturi with internal convergence angle 40°, internal divergence angle 6°, and throat diameters 4 mm and 8 mm was created, and it showed 28% enhancement in the formation of cavitation bubbles and enlargement of the cavitation zone compared to the conventional Venturi. For the evaluation of chemical efficiency, synergistic effects of different chlorinated oxidants—chloramine-T, sodium perchlorate, and hydrogen peroxide—combined with cavitation were examined. All experiments were conducted using the Box–Behnken design within the framework of RSM, in the range of 0–200 mg.L-1 for each oxidant. Followed by that, combination of chloramine-T, persulfate, and ultraviolet (UV) irradiation in the cavitation system was investigated. Under optimal conditions (100 mg.L-1 chloramine-T, 200 mg.L-1 persulfate, and UV irradiation at 32 W), more than 68% ofloxacin removal was achieved within 60 minutes. Operational parameter analysis indicated that inlet pressure increase up to 3 bar improved the process efficiency, with higher pressures leading to performance loss due to supercavitation. Furthermore, a comparison of three dose intervals of stepwise chloramine-T addition (5, 10, and 20 minutes) indicated that 10-minute intervals provided the highest removal efficiency, with approximately 80.2% degradation. Finally, according to the energy cost ratio (ECR) parameter, the quaternary HC/UV/PS/NH₂Cl-T process, having an ECR value of 0.68, was found to be the most effective and economical arrangement.
كليدواژه هاي فارسي
كاويتاسيون هيدروديناميكي , اكسيداسيون پيشرفته , اكسيدكننده كلردار , ونتوري
كليدواژه هاي لاتين
Hydrodynamic Cavitation , Advanced Oxidation Process , Venturi , Cl-based Oxidants
Author
Kimia Nadiri
SuperVisor
-