Skip to main content
SUPERVISOR
محسن سلیمانی امین آبادی (استاد راهنما) نوراله میرغفاری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Behnam Heidarigoujani
بهنام حیدری گوجانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Application of steel Slag in advanced oxidation Processes for reducing organic load of industrial Wastewater
Steel making slag is one of the most important by-products of steel making industrywhich have been used for different purposes because of existence of high content of metals such as types of iron oxide. One of the uses of steel making slag is removing pollutions of industrial wastewater. Nowadays,importance of wastewater treatment activities and water recycling have increased because oflack of suitable natural fresh water resources. Advanced oxidation processes are chemical based methods which are able to remove toxic pollutions and also convert non-biodegradable pollutions to biodegradable type. Fenton process is advanced oxidation methods with a lot of advantages, including low cost, requiring simple laboratory logistics, and environmental friendly with a little demand for catalysts. This study was conducted to investigate the effect of fenton and microwave-fenton processes in removing organic load of industrial wastewaters. Experimental conditions such as pH (2, 3, 4, 5, 6 and 7), hydrogen peroxide (100, 250, 400, 500 ppm), steel making slag (12.5, 25 and 37.5 g/L) and measurement time (0.5, 1, 2, 3 and 4 hour) have been used in order to optimizethe efficiency of heterogenous fenton process in decreasing the chemical oxygion demand (COD). After adjustment of optimized condition, different factors were investigated in this study, including different pH conditions, different concentrations of COD (100, 200, 400 and 700 ppm), EC and Fe 2+ and exposure time (5, 10, 15, 25 and 40 min) and microwave exposure power (100, 300, 450 and 800 watt). Results were analyzed by SAS software with one-way ANOVA algorithm based on least significant difference test, and results of statistic analysis show that COD removal efficiency was about 63.7%in optimized experimental conditions consist of exposure time (2 hour), pH (3), steel slag concentration (25 g/L) and hydrogen peroxide (250 ppm). In addition, pH increased up to 10 and EC decreased from 3.4 to 2.4 Ms/cm in the optimized conditions. The highest removal efficiency for COD was observed at 100 mg/L COD concentration.Microwave exposure power affect the process just with decreasing the time, and the highest efficiency of COD removal was 57.5% at 450 watt of microwave exposure power and 25 minutes exposure time. Therefore,microwave exposure time just affect the required time for COD removing process and there was no obvious effect on removing efficiency. Finally, we conclude thatfenton process is usefullin COD removing of industrial wastewaters because of its acceptable costs, practical method and considerable removing efficiency. Keywords: COD, heterogeneous fenton process, industrial wastewater treatment, microwave exposure, steel making slag
سرباره فولاد سازی به عنوان ضایعات و محصول جانبی صنعت فولادسازی محسوب می شود که به دلیل داشتن مقادیر قابل ملاحظه ای از فلزات مانند اکسیدهای آهن، می تواند درکاربردهای مختلف از جمله تصفیه پساب های صنعتی مورد استفاده قرارگیرد. در بین روش های تصفیه شیمیایی، روش های اکسیداسیون پیشرفته (AOP) با تأکید بر فرآیندهای فنتون برای حذف و تبدیل آلاینده هایی سمی و غیر قابل تجزیه زیستی به شکل های قابل تجزیه زیستی استفاده می شود. از سوی دیگر در فرآیند فنتون استفاده از کاتالیست های جامد آهن دار به دلیل کاهش میزان لجن تولید شده، کاهش هزینه تصفیه و کاهش از دست دادن مداوم کاتالیست یک جایگزین امیدوار کننده ای است. پژوهش حاضر با هدف استفاده از سرباره فولاد در فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (فنتون ناهمگن) به منظور کاهش بار آلی پساب های صنعتی و اثر پرتوافکنی مایکروویو برکارایی این فرآیند در شرایط بهینه انجام شد. به منظور بهینه سازی فرآیند فنتون ناهمگن جهت کاهش میزان COD پساب، اثر پارامترهای زمان (بازه های زمانی 5/0، 1، 2، 3 و 4)، pH(2، 3، 4، 5، 6 و 7)، غلظت سرباره (5/12، 25 و 5/37 گرم بر لیتر) و غلظت پراکسید هیدروژن (100، 250، 400 و 500 میلی گرم بر لیتر) مورد بررسی قرار گرفت. پس از تعیین شرایط بهینه تغییرات pH پساب، EC و میزان غلظت Fe 2+ در پساب بررسی گردید. علاوه بر این اثر غلظت های COD (غلظت های 100، 200، 400 و 700 میلی گرم بر لیتر COD) برکارایی واکنش در شرایط بهینه بررسی شد. همچنین اثر زمان (5، 15، 25 و 40 دقیقه) و توان پرتوافکنی مایکروویو (100، 300، 450 و 800 وات) برکارایی واکنش در شرایط بهینه حاصل شده از مراحل قبل مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل ها براساس مقایسه میانگین ها با استفاده از آزمون تجزیه واریانس یک طرفه در نرم افزار SAS انجام گرفت. نتایج نشان داد که شرایط بهینه واکنش با کارایی 7/63 حذف COD پساب شامل زمان واکنش 2 ساعت، pHبرابر 3 و غلظت 25 گرم بر لیتر سرباره به همراه غلظت 250 میلی گرم بر لیتر پراکسید هیدروژن است. در شرایط بهینه pH پساب افزایش و EC کاهش پیدا کرد. بررسی اثر غلظت های COD و پرتو افکنی مایکروویو برکارایی واکنش در شرایط بهینه نشان داد که غلظت 100 میلی گرم بر لیتر COD بیشترین اثر را بر کارایی واکنش با حذف حدود 65 درصد COD داشت. پرتو افکنی مایکروویو فقط با کاهش زمان بر واکنش در شرایط بهینه اثر داشت و توان پرتوافکنی 450 وات در زمان 25 دقیقه بیشترین اثر را با میزان حذف حدود 5/57 درصد داشت. در نهایت نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان می دهد که استفاده از سرباره فولاد سازی به عنوان یک نوع ضایعات در فرآیند فنتون ناهمگن در حذف COD پساب های صنعتی نقش مؤثری داشته و پرتوافکنی مایکروویو منجر به کاهش زمان بهینه می گردد. کلمات کلیدی: پرتو افکنی مایکروویو، تصفیه پساب های صنعتی، سرباره فولاد سازی، فرآیند فنتون ناهمگن، COD

ارتقاء امنیت وب با وف بومی