منصة الرسائل والاطاريح: إزالة ايون النحاس من مياه الصرف الصحي المحاكاة بتقنية التخثير الكهربي بأنواع مختلفة من الاقطاب الكهربائية

الخلاصة

يمكن تعريف تلوث المياه على أنه تلوث مجرى أو نهر أو بحيرة أو محيط أو أي امتداد آخر للمياه ، مما يؤدي إلى استنزاف جودة المياه وجعلها سامة للبيئة والبشر. تشمل الآثار البيئية لتلوث المياه في المقام الأول الضرر الذي يلحقه التلوث بالنظام البيئي المحيط. تموت العديد من الكائنات الحية التي تعتمد على إمدادات المياه الصحية نسبيًا. عندما تصبح المسطحات المائية شديدة التلوث ، فمن الشائع أن تغسل السرطانات والدلافين وطيور النورس والأسماك على الشاطئ. كما يضر التلوث بالاقتصاد لأنه يزيد من تكاليف معالجة المياه ويؤدي إلى خسائر في السياحة ويقلل من قيمة العقارات المحلية ويضر بالصيد التجاري. من المحتمل أن تكون الطريقة الأكثر فعالية للحد من تلوث المياه هي معالجة بعض المياه قبل إعادة إدخالها في المجاري المائية. هذا حل فعال للغاية لأن مرافق معالجة مياه الصرف الصحي قادرة على إزالة جميع الملوثات تقريبًا في مياه الصرف الصحي عبر عملية كيميائية أو فيزيائية أو بيولوجية. سيتم نقل مياه الصرف الصحي من خلال عدة غرف بالمنشأة لتقليل مستويات السمية ببطء. هناك العديد من المتغيرات الموصوفة بالعوامل المتأثرة في تفاعل التخثر الكهربي EC. لذلك ، تتضمن هذه الدراسة التحقيق في تأثير ثمانية متغيرات على عملية EC ؛ تم اختيار وقت التلامس ، وكثافة التيار ، والجهد الموفر ، ومعدل التحريك ، وتركيز النحاس الأولي ، ودرجة حموضة المحلول ، ودرجة حرارة التفاعل ، ونوع الأنود كمتغيرات خاضعة للتحكم في تفاعل EC ، بينما تم استخدام كفاءة إزالة النحاس كاستجابة للعملية. يتم محاكاة التغذية بمياه الصرف الصحي المحضرة عن طريق إضافة نترات النحاس كمصدر أيونات النحاس. حدد مستويان المتغيرات الأكثر تأثيرًا على إزالة النحاس أثناء تفاعل EC وفقًا لتصميم Plackett-Burman PBD. تظهر النتائج أن تركيز النحاس الأولي ، ودرجة الحموضة في المحلول ، ودرجة حرارة التفاعل ، ووقت التلامس هي أهم المتغيرات في تفاعل EC. من ناحية أخرى ، تظهر النتائج المتوقعة أن الحد الأقصى من كفاءة الإزالة (98٪) ستتحقق في ظروف التشغيل المثلى ؛ وقت التلامس (40 دقيقة) ، كثافة التيار (3 أمبير / سم 2) ، إمداد الجهد (10 فولت) ، تركيز النحاس الأولي (400 جزء في المليون) ، درجة حرارة التفاعل (70 درجة مئوية) بدون معدل تقليب واستخدام الحديد كقطب موجب. تمت دراسة المتغيرات الأكثر تأثرًا التي ظهرت أثناء تطبيق PBD في الخطوة السابقة بشكل أعمق من خلال التصميم التجريبي Box-Behnken التطبيقي لاستكشاف التركيز الأولي ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة على استهلاك الطاقة وفعالية إزالة المعادن الثقيلة (النحاس) من المياه الملوثة. مياه الصرف. تم إجراء خمسة عشر (15) تجربة قائمة على تصميم Box-Behnken ، وتستغرق كل تجربة 40 دقيقة. تم استخدام النتائج لنمذجة كفاءة إزالة المعادن الثقيلة واستهلاك الطاقة لهذه الطريقة بدعم Minitab. يشير التحسين العددي إلى أن استهلاك الطاقة الأمثل البالغ 0.56 كيلو واط ساعة / متر مكعب وأعلى كفاءة لإزالة النحاس قد تم تحقيقه بنسبة 97٪ على التوالي في حالات التشغيل 200 و 350 و 500 من تركيزات النحاس و 50 و 40 و 60 من درجة الحرارة و 3 ، 7 و 11 من تدرجات الأس الهيدروجيني. تم تقدير حركية تفاعل EC ومعلمات الديناميكا الحرارية ؛ يخضع التفاعل للترتيب الثاني مع ثوابت معدل التفاعل (k) هي 0.6572 و 0.6829 و 0.8308 [(مول / لتر) ثانية -1] -1 عند 50 و 60 و 70 درجة مئوية على التوالي ، قيمة طاقة التنشيط الظاهرة هي 10.719 كيلو جول / مول تم الحصول عليها لهذه العملية بواسطة معادلة أرهينيوس. حصل تفاعل EC على تغيير إنتروبيا سالب ΔS (-0.218 kJ / mol K) مع تغير المحتوى الحراري الإيجابي ΔH وقيم Gibbs الخالية من الطاقة ΔG.