انتخاب مناسبترین الکترود برای تصفیه آب آشامیدنی با فرآیند الکتروشیمیایی
فصلنامه علمی پژوهشی بهداشت در عرصه,
دوره 9 شماره 1,
16 October 2021
,
صفحه 68-79
https://doi.org/10.22037/jhf.v9i1.35524
چکیده
زمینه و اهداف: فنآوری الکتروشیمی جزء فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه آب محسوب میشود. سودمندی سیستم الکتروشیمیایی برحسب انرژی مصرفی در کیلوگرم ماده حذف شده محاسبه میشود که مهمترین عامل اقتصاد الکتروشیمیایی محسوب میشود. هدف این تحقیق کاربردی–تحلیلی انتخاب مناسبترین الکترود برای تصفیه آب آشامیدنی توسط راکتور ناپیوسته الکترشیمیایی با الکترودهای استیل، آلومینیوم، آهن و مس است.
مواد و روشها: نمونه آب آشامیدنی شهری وارد راکتور ناپیوسته الکتروشیمیایی شد و کارایی حذف در حالت مختلف متغییرهای زمان (5-40 دقیقه)، جنس الکترودها (استیل-آهن، آلومینیوم-آلومینیوم و مس-مس) و چگالی جریان (03/0-0/0 میلیآمپر بر سانتیمتر مربع) مورد بررسی قرارگرفت. سودمندی سیستم الکتروشیمیایی براساس قانون فارادی برحسب انرژی مصرفی در کیلوگرم ماده حذفشده محاسبهگردید. تعیین غلظت سولفات، نیترات و کلسیم طبق روشهای 4500-SO42- E، 4500NO3- B و 3500Ca B انجامگرفت. نمونههای آب با رعایت ملاحظات اخلاقی براساس دستورالعمل هلسینکی آزمایش گردیدند.
یافتهها: درصد حذف قلیائیت، سولفات، نیترات و کلسیم در فاصله 2 سانتیمتر و مدت 20 دقیقه در چگالی جریان 02/0 میلیآمپر بر سانتیمتر مربع در الکترودهای استیل-آهن برحسب درصد بهترتیب 3/44، 35، 3/26 و 6/50، در الکترودهای آلومینیوم-آلومینیوم بهترتیب 26، 18، 8/36 و 7/40 و در الکترودهای مس-مس 8/32، 33، 6/32 و 5/34 به دست آمد. بیشترین حذف سولفات، نیترات و کلسیم به ترتیب با الکترودهای مس-مس(2/61درصد)، آلومینیوم-آلومینیوم(3/66درصد) و استیل-آهن(58درصد) به دست آمد.
نتیجهگیری: یافتهها نشان دادند که میزان حذف کلسیم، نیترات و سولفات از آب آشامیدنی با افزایش چگالی جریان و زمان افزایش مییابند. بهترین حذف کلسیم، نیترات و سولفات از آب آشامیدنی در سه سیستم الکتروشیمیایی بررسی شده مدت زمان 40 دقیقه و چگالی چریان 02/0 به دست آمد.
- آب آشامیدنی شهری، الکتروشیمیایی، تصفیه، جنس الکترود، قانون فارادی
ارجاع به مقاله
مراجع
- Malinovic B, Pavlovic M, Bunic S. Treatment of copper cyanide wastewaters in electrochemical batch reactor with stainless steel electrodes. Journal of Environmental Protection and Ecology 2014; 15(4):1574-1582.
- Martinez-Huitle CA. Environment-friendly electrochemical processes. Materials 2021; 14(6):1548. doi.org/10.3390/ma14061548.
- Kashi G, Nasehi N. Fluoride removal from drinking water using the combination of electro and chemical coagulation processes. Journal of Health in the Field 2014; 2(2):43-52 (In Persian).
- Ghimire U, Jang M, Jung SP, Park D, Park SJ, Yu H, oh S. Electrochemical removal of ammonium nitrogen and COD of domestic wastewater using platinum coated titanium as an anode electrode. Energies 2019; 12(5):883.
- Kashi G. Optimization of electrochemical process for phenanthrene removal from aqueous medium by Taguchi. Toxicological & Environmental Chemistry 2017; 99(5-6):772-82.
- Särkkä H, Bhatnagar A, Sillanpää M. Recent developments of electro-oxidation in water treatment—a review. Journal of Electroanalytical Chemistry 2015; 754:46-56.
- Bergmann M, Koparal A, Iourtchouk T. Electrochemical advanced oxidation processes, formation of halogenate and perhalogenate species: a critical review. Critical Reviews in Environmental Science and Technology 2014; 44(4):348-90.
- Barrera-Díaz C, Canizares P, Fernández F, Natividad R, Rodrigo MA. Electrochemical advanced oxidation processes: an overview of the current applications to actual industrial effluents. Journal of the Mexican Chemical Society 2014; 58(3):256-75.
- Melaku S, Gebeyehu Z, Dabke RB. Feasibility of using an electrolysis cell for quantification of the electrolytic products of water from gravimetric measurement. Journal of Analytical Methods in Chemistry 2018. doi.org/10.1155/2018/2681796.
- Lee SH, Min DJ. A Novel electrochemical process for desulfurization in the CaO-SiO2-Al2O3 system. Materials 2020; 13(11):2478. doi.org/10.3390/ma13112478.
- Kashi G, Hydarian N. Optimization slectrophotocatalytic removal of sulfanilamide from aqueous water by Taguchi model. Journal of Mathematics 2019; 6(10):50-3.
- Yao F, Yang Q, Zhong Y, Shu X, Chen F, Sun J, et al. Indirect electrochemical reduction of nitrate in water using zero-valent titanium anode: Factors, kinetics, and mechanism. Water Research 2019; 157:191-200.
- Procházka P, Hönig V, Maitah M, Pljučarská I, Kleindienst J. Evaluation of water scarcity in selected countries of the Middle East. Water 2018; 10(10):1482. doi.org/10.3390/w10101482.
- Alinnejad Sh, Kashi G, Khezri Sm, Mashinchiyan A. Removal of Fluoride from Drinking Water Using an Electrocoagulation Reactor, Batch Experiments. Safety Promotion and Injury Prevention 2014;2(1):47-54 (In Persian).
- Kashi G, Potkee M. Investigation Electro-photocatalytic Removal of Acetaminophen from Drinking Water. Safety Promotion and Injury Prevention 2016; 4(3):175-184 (In Persian).
- Baird R, Eaton A, Rice E, Bridgewater L. Standard methods for the examination of water and wastewater. Washington, DC: American Public Health Association, United State of America; 2017.
- Giti K, Narges J. Optimization electrophotocatalytic removal of acid red 18 from drinking water by the Taguchi model. Bulgarian Chemical Communications 2015; 47:179-86.
- Elabbas S, Ouazzani N, Mandi L, Berrekhis F, Perdicakis M, Pontvianne S, et al. Treatment of highly concentrated tannery wastewater using electrocoagulation: influence of the quality of aluminium used for the electrode. Journal of Hazardous Materials 2016; 319:69-77.
- AlJaberi FY. Operating cost analysis of a concentric aluminum tubes electrodes electrocoagulation reactor. Heliyon 2019; 5(8):e02307. doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02307.
- Peng H, Leng Y, Guo J. Electrochemical removal of chromium [VI] from wastewater. Applied Sciences 2019; 9(6):1156.
- Steter JR, Barros WR, Lanza MR, Motheo AJ. Electrochemical and sonoelectrochemical processes applied to amaranth dye degradation. Chemosphere 2014; 117:200-07.
- Morais RL, Garcia LF, Thomaz DV, Lobón GS, Rodrigues MF, Vaz BG, et al. Electrochemical removal of algestone acetophenide and estradiol enanthate in real industrial wastewater. International Journal of Electrochemical Sciences 2019; 14:5856-67
- Nápoles-Armenta J, Vidales-Contreras JA, Leyva-Soto LA, Meza-Escalante ER, Díaz-Tenorio LM, García-Gómez C, et al. The Influence of the Configuration of Two Electrochemical Reactors on the Process of Removing Atrazine from Water. Sustainability 2021; 13(9):5267.
- García-Gómez C, Drogui P, Zaviska F, Seyhi B, Gortáres-Moroyoqui P, Buelna G, et al. Experimental design methodology applied to electrochemical oxidation of carbamazepine using Ti/PbO2 and Ti/BDD electrodes. Journal of Electroanalytical Chemistry 2014; 732:1-10.
- Kashi G. Optimization of electrochemical process for removing sulphate from drinking water by Taguchi model. International Journal of Current Research 2015; 7(6):17409-14.
- Zhou C, Wang Y, Chen J, Niu J. Porous Ti/SnO2-Sb anode as reactive electrochemical membrane for removing trace antiretroviral drug stavudine from wastewater. Environment international 2019; 133:105157. doi.org/10.1016/j.envint.2019.105157.
- Ambuludi SL, Panizza M, Oturan N, Özcan A, Oturan MA. Kinetic behavior of anti-inflammatory drug ibuprofen in aqueous medium during its degradation by electrochemical advanced oxidation. Environmental Science and Pollution Research 2013; 20(4):2381-89.
- Chauhan R, Srivastava VC. Superior reduction of nitrate with simultaneous oxidation of intermediates and enhanced nitrogen gas selectivity via novel electrochemical treatment. Process Safety and Environmental Protection 2021; 147:245-58.
- Hossini H, Rezaee A, Shirmardi M, Naeimabadi A. Sulfate removal from wastewater using electrocoagulation process: evaluation of effective parameters and costs. Journal of North Khorasan University of Medical Sciences 2015; 6(4):787-96 (In persian).
- Resan Kalash K, N Ghazi I, A Abdul-Majeed M. Hardness removal from drinking water using electrochemical cell. Engineering and Technology Journal 2015; 33(1):78-89.
- Huang W, Li M, Zhang B, Feng C, Lei X, Xu B. Influence of operating conditions on electrochemical reduction of nitrate in groundwater. Water Environment Research 2013; 85(3):224-31.
- Prasetyanigrum A, Jos B, Dharmawan Ym Praptyana IR. The effect of pH and current density on electro-coagulation process for degradation of chromium in plating industerial wastewater. Journal of Physics: Conference Series 2019; 1295(1):012064. doi.org/10.1088/1742-6596/1295/1/012064.
- Jadhao VK, Kodape S, Junghare K. Optimization of electrocoagulation process for fluoride removal: a blending approach using gypsum plaster rich wastewater. Sustainable Environment Research 2019; 29(1):1-9.
- Ebrahimi E, Asadi H, Farhangi MB, Ashrafzadeh A. Assessment of Spatio-temporal variations in contamination, sediment and water quality index in Pasikhan River, Guilan Province. Journal of Health in the Field 2020; 8(1)-32-50 (In Persian).
- Samarghandi MR, Shahbazi Z, Bahadori R, Mehralipour J, Miveh ZA. The survey of Ultrasound–Electrocoagulation process in removal of Ciprofloxacin from aqueous through central composite design. Journal of Health in the Field 2018; 6(1):9-19 (In Persian).
- چکیده مشاهده شده: 173 بار
- PDF دانلود شده: 113 بار