26719

تصفيه پساب¬هاي صنعتي حاوي تركيبات منتخب الكلي با روش اكسيداسيون پيشرفته و شبيه¬سازي فرآيند

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1397-1400

1400/11/27

دكتر سلمان موحدي راد

دكتر خيبر دشتيان

مهندسي شيمي

در اين پژوهش، فرآيند كاهش فوتوكاتاليزوري آلاينده فنول با طراحي و ساخت يك راكتور نوري جهت رفع محدوديت¬هاي موجود شامل توزيع نور و انتقال جرم مورد بررسي و مطالعه قرار گرفت. همچنين از يك فوتوكاتاليزور پايدار مشتق شده از چارچوب فلز-آلي با قابليت فعاليت در حوزه نور مرئي استفاده شد. تمام آناليزهاي لازم از جمله ،EDX ،FE-SEM ، XRD،VSM ،FTIR و DRS جهت شناسايي و مشخصه¬يابي كاتاليزور سنتز شده انجام شد و مورد تحليل قرار گرفت. تعدادي آزمايش با نرم افزار طراحي آزمايش و بر اساس روش طرح مركب مركزي مبتني به روش سطح پاسخ طراحي و انجام شد. همچنين، پارامترهاي عملياتي مورد بررسي مانند pH، مقدار كاتاليزور، مقدار پرسولفات، غلظت اوليه فنول و زمان اتجام واكنش بهينه شدند. تخريب فوتوكاتاليزوري آلاينده فنول با استفاده از كاتاليزور NiFe2O4/C مشتق شده از ساختار فلز-آلي (Fe/Ni MIL-88)در حضور تابش نور مرئي انجام شد. نتايج بدست آمده نشان داد كه بالاترين ميزان بازدهي تخريب فوتوكاتاليزوري فنول حدود %69/96 در شرايط بهينه پارامترها شامل مقدار g/L 457/0 ¬براي جرم كاتاليزور، g/L114/0 ¬آمونيوم¬پرسولفات، 125 دقيقه براي زمان تابش و مقدار mg/L12 براي غلظت اوليه فنول در pHبرابر 9 بوده است. با توجه به بررسي مكانيسم فوتوكاتاليزوري، حضور آمونيوم¬پرسولفات و ايجاد راديكال سولفات نقش بسيار مهمي در روند تخريب فنول فوتوكاتاليزوري دارد. همچنين در اين پايان¬نامه، شبيه¬سازي CFD براي تخريب فوتوكاتاليزوري فنول و حذف آن از آب با حل همزمان معادلات مومنتوم و پيوستگي در راكتور ستون حباب با استفاده از نرم-افزار COMSOL Multiphysics 5.6 با هندسه دو بعدي متقارن محوري درنظر گرفته¬ شده براي اين كار، انجام شد. توزيع شدت تابش و تغييرات نرخ تخريب فنول به¬طور كامل مورد بررسي قرار گرفت. در آخر نيز نتايج شبيه¬سازي راكتور با مطالعات تجربي انجام¬گرفته مورد مقايسه قرار گرفت و گزارشي از دانسيته مش مورد بررسي واقع شد. همچنين در اين پژوهش اثبات شد كه با استفاده از فوتوكاتاليزور NiFe2O4/C و رآكتور طراحي شده مي¬توان به بازده بسيار مطلوبي دست يافت.

1401/03/04

Treatment of effluents containing selected alcoholic compounds by advanced oxidation method and process simulation

2/16/2023 12:00:00 AM

In this research, the photocatalytic degradation process of phenol by designing and fabricating an photo-activated reactor to overcome the existing limitations including light distribution and mass transfer was studied. In addition, a stable organic-metal framework photo catalyst was used in the experiments. The synthesized catalyst were characterized by EDX, FE-SEM, XRD, VSM, FTIR, and DRS. The central composite design (CCD) approach-based response surface methodology (RSM) analysis was applied to statistically specify the effect of important process variables. The operating parameters such as pH, amount of catalyst, amount of persulfate, initial phenol concentration and reaction time were optimized. Photocatalytic degradation of phenol was performed by using NiFe2O4/C catalyst which is derived from organic metal structure (Fe/Ni MIL-88) in the presence of visible light. The results showed that the highest photocatalytic degradation efficiency of phenol was about 96.69% which was obtained at optimum value of operating parameters. The optimum value of operating parameters were the 16 mg catalyst, 4 mg ammonium persulfate, the irradiation time of 125 min, pH of 9, and phenol initial concentration of 12 mg/L. According to the photocatalytic mechanism, the presence of ammonium-sulfate and the formation of sulfate radicals has a very important role in the photocatalytic degradation of phenols. In addition, the hydrodynamic of photocatalytic degradation of phenol and its removal from water was simulated by using COMSOL Multi-physics 5.6 software. The simulation results were compared to experimental results and the mesh density was reviewed.

تابش نور مرئي؛ چارچوب فلز- آلي؛ فوتوكاتاليزور؛ شبيه¬سازي؛ تخريب فنول

Visible light radiation; Metal-Organic Framework; Photocatalyst; Simulation; Phenol degradation

nothing

nothing