پایداری | متن کامل رایگان | یک اسکرابر مرطوب و سیستم الکترواکسیداسیون برای حذف موثر بو: یک مطالعه در مقیاس نیمکت - شهرساز | سایت تخصصی شهرسازی با هوش مصنوعی | شهرساز

بهترین آموزش های کاربردی در شهرسازی

بهترین آموزش های کاربردی در شهرسازی را از Urbanity.ir بخواهید

…

ادامه ...

خرید درب شیشه ای سکوریت با بهترین قیمت از تتراگلس

ادامه ...

Wednesday, 26 June , 2024
امروز : چهارشنبه, ۶ تیر , ۱۴۰۳

آخرین اخبار »

شناسه خبر : 21823

ارسال

پرینتخانه » مقالات تاریخ انتشار : 12 ژوئن 2024 - 3:30 | 9 بازدید | ارسال توسط : riazat

پایداری | متن کامل رایگان | یک اسکرابر مرطوب و سیستم الکترواکسیداسیون برای حذف موثر بو: یک مطالعه در مقیاس نیمکت

۱٫ معرفی بو که یک آلاینده حسی است، مشکلات قابل توجهی از جمله مزاحمت بویایی، آزاردهنده، استرس و تهدیدات سلامت عاطفی ایجاد می کند. [۱,۲]. علاوه بر تأثیرات منفی بر ساکنانی که در مجاورت تأسیسات پخش بو زندگی می کنند، ترکیبات بو با آلودگی هوا مانند مه دود فتوشیمیایی، باران اسیدی و انتشار ذرات ثانویه […]

۱٫ معرفی

بو که یک آلاینده حسی است، مشکلات قابل توجهی از جمله مزاحمت بویایی، آزاردهنده، استرس و تهدیدات سلامت عاطفی ایجاد می کند. [۱,۲]. علاوه بر تأثیرات منفی بر ساکنانی که در مجاورت تأسیسات پخش بو زندگی می کنند، ترکیبات بو با آلودگی هوا مانند مه دود فتوشیمیایی، باران اسیدی و انتشار ذرات ثانویه مرتبط هستند. [۳]. با توجه به افزایش شکایات مدنی، مقرراتی که انتشار بو از تاسیسات صنعتی یا محیطی را کاهش می دهد، برای کاهش خطر بوها تقویت می شود. [۴].

در طول دهه‌های گذشته، فن‌آوری‌های مرسوم مختلفی توسعه یافته و برای حذف موثر بوها به کار گرفته شده‌اند [۵]. در میان این فناوری‌ها، اسکرابر مرطوب (WS) به دلیل هزینه کم، سهولت در جابجایی و ظرفیت حذف همزمان مواد مختلف، یکی از موثرترین و پرکاربردترین سیستم‌ها است. [۶,۷]. WS، به ویژه، توانایی برتر در حذف مواد بدبو با حلالیت و قطبیت آب بالا، مانند آمونیاک، سولفید هیدروژن و اسیدهای آلی دارد. به دلیل عملکرد قوی آن، اغلب برای کاهش انتشار بو استفاده می شود [۸]. با این حال، مایع شستشوی مورد استفاده برای یک دوره معین باید برای مطابقت با استانداردهای تخلیه بو تغییر یابد [۹]. فرآیندهای جذب شیمیایی برای بهبود سرعت حذف و ظرفیت WS استفاده شده است. با این وجود، جذب مواد شیمیایی به طور دوره ای جایگزین آب می شود و نیاز به افزودن مواد شیمیایی دارد. علاوه بر این، به دلیل مقیاس بزرگ راکتورها و هزینه های عملیاتی بالای آنها، جذب مواد شیمیایی باید بیشتر بهبود یابد. [۷].

مایع زباله تخلیه شده از WS حاوی آلاینده های مختلفی است که قبل از تخلیه ایمن به طبیعت نیاز به تصفیه فیزیکوشیمیایی دارند. [۱۰]. به دلیل مسائل اقتصادی و کارایی، مایع زباله به جای داشتن مرکز تصفیه خود به یک شرکت حمل و نقل منتقل می شود. در این راستا، حمل و نقل مایع از یک منطقه تولید به یک مرکز تصفیه بسیار مهم است و هزینه های غیر ضروری و CO₂ انتشار گازهای گلخانه ای در این فرآیند ایجاد می شود. CO₂ انتشار گازهای گلخانه ای به فاصله حمل و نقل بستگی دارد. اولریش و همکاران گزارش کرده اند که CO₂ میزان انتشار برای کامیون تانک ۱٫۳۳ کیلوگرم CO است_۲e/km [11]. طبق گزارش انجمن حمل و نقل شیمیایی اروپا، کامیون ها تقریباً ۶۲ gCO منتشر می کنند_۲e/ton/km در حالت حمل و نقل جاده ای [۱۲]. بنابراین، کاهش مایع زباله تخلیه شده از WS به CO اجازه می دهد_۲ کاهش انتشار علاوه بر CO₂ انتشار گازهای گلخانه ای، مسائل آب شیرین نیز با WS مرتبط است. جهان از کمبود آب و کاهش کیفیت آب به دلیل آلودگی، تغییرات آب و هوایی و افزایش جمعیت رنج می برد. فرآیند نمک زدایی که آب شیرین تولید می کند، مقدار زیادی انرژی مصرف می کند و تغییرات آب و هوایی را تسریع می کند. اگرچه تلاش های زیادی برای غلبه بر کمبود آب انجام شده است، اما خطر کمبود آب در طول زمان بدتر می شود. [۱۳,۱۴].

تکنیک های سنتی جذب شیمیایی برای افزایش ظرفیت جذب و کارایی WS استفاده شد. لیو و همکاران اسید هیپوکلرو برای حذف NO تزریق شد_ایکس، که در آب نامحلول است [۱۵]. یان و همکاران نشان داد که تزریق ازن راندمان حذف همزمان SO را افزایش داد_۲ و نه_ایکس از گازهای خروجی گازوئیل [۱۶]. لی و همکاران از ازن و یدید پتاسیم برای درمان NO استفاده کرد_۲ و SO₂ [17]. اگرچه تزریق شیمیایی راندمان حذف بالاتری را ارائه می دهد، اما دارای معایبی مانند هزینه مواد شیمیایی، تولید فاضلاب ثانویه، و تعیین پیچیده دوز مناسب است. برای اجتناب از تزریق خارجی مواد شیمیایی، الکترواکسیداسیون (EO) یک جایگزین ممکن است. EO به دلیل عملکرد فوق العاده، اکسیداسیون سریع و سهولت کار، توجه قابل توجهی را برای تصفیه فاضلاب به خود جلب کرده است. بسترهای آلودگی در آب از طریق اکسیداسیون مستقیم و غیرمستقیم بسته به ویژگی های آند، الکترولیت پشتیبان و pH اکسید می شوند. در الکترواکسیداسیون مستقیم، واکنش دهنده به طور مستقیم در آند اکسید می شود، در حالی که در الکترواکسیداسیون غیرمستقیم، یک ماده واسطه واکنش دهنده ها را اکسید می کند. [۱۸]. اگر Cl^– در آب به عنوان یک الکترولیت پشتیبان وجود دارد، گونه های کلر فعال (RCS) که اکسیدان های قوی هستند، به صورت الکتروشیمیایی تولید می شوند. نوع غالب RCS به pH بستگی دارد، همانطور که در زیر توضیح داده شده است [۱۹]:

۲Cl^– → Cl₂ + 2e^–

(۱)

Cl₂ + اچ_۲O → HOCl + Cl^– + اچ⁺ (pKa = 2.0)

(۲)

HOCl → H⁺ + OCl^– (pKa = 7.54)

(۳)

با توجه به اینکه ظرفیت جذب توسط حلالیت حلال و غلظت موجود کنترل می‌شود، تغییر دوره مایع در WS برای حفظ راندمان حذف می‌تواند با استفاده از EO معطرهای محلول طولانی شود.

در این مطالعه، یک سیستم WS و EO جفت شده توسعه داده شد و در یک مرکز تخمیر کود خوکی در Gongju-si، کره، برای حذف گازهای بو استفاده شد. گاز بو منتشر شده از اتاق تخمیر جمع آوری و به WS معرفی شد. نرخ حذف بو از جریان گاز در غلظت های مختلف الکترولیت برآورد شد و با و بدون EO مقایسه شد. دوره مناسب برای تغییر آب شستشو بر اساس اثربخشی حذف بو تأیید شد. انتظار می رود این رویکرد یک روش اقتصادی و کارآمد برای کاهش CO باشد_۲ انتشار گازهای گلخانه ای در فناوری تصفیه بو

۲٫ مواد و روشها

۲٫۱٫ ترازو نیمکت BSW

BSW برای ارزیابی اثر بو زدایی و تخمین دوره تغییر برای مایع شستشو در یک مرکز تخمیر در Gongju-si، کره استفاده شد. این مرکز روزانه ۲۰۰ تن کود خوکی را از طریق تخمیر هوازی از طریق هوادهی و چکیدن در جو تصفیه می کند. این مرکز از مناطق مسکونی دور است و بوی تند و زننده ای به اطراف متصاعد می شود. BWS در کنار مخزن هوادهی نصب شد.

شکل ۱a تصویری از BSW نصب شده در تاسیسات تخمیر را نشان می دهد و شکل ۱b نمودار شماتیک را شرح می دهد. BSW از سه بخش اصلی تشکیل شده است: یک اسکرابر، یک راکتور EO و یک صفحه کنترل. اسکرابر با استفاده از لوله PVC (پلی وینیل کلراید) با قطر داخلی ۰٫۵ متر و طول ۲٫۳ متر ساخته شده است. یک لایه متوسط دو مرحله ای (ارتفاع = ۰٫۳ متر) در داخل لوله نصب شد. رسانه مورد استفاده، نظرسنجی ۱ اینچی ساخته شده از مواد پلی پروپیلن بود (P-series 25, The Pall Rings Company, King's Lynn, UK). مایع برای شستشو با استفاده از یک پمپ دنده مغناطیسی (EMG-5000، EMS Tech، Yongin، جمهوری کره) و یک نازل هیدرو جت اسپری شد. نرخ جریان مایع با استفاده از یک فلومتر توپی (VFC-151، Dwyer، میشیگان، IN، ایالات متحده آمریکا) تنظیم شد. هوای محیط در تاسیسات تخمیر جمع آوری و بدون پیش تصفیه بیشتر معرفی شد. میزان جریان هوا با جایگزینی سطح مقطع و سرعت گاز اندازه‌گیری شده با استفاده از بادسنج دیجیتال (testo 440 100 mm Vane, Testo Ltd., Alton, UK) اندازه‌گیری شد. سرعت گاز با استفاده از دمنده حلقه و اینورتر منبع جریان (SV008iG5A-1، LS Electric، Anyang، جمهوری کره) تنظیم شد. نسبت مایع به گاز (L/G)، که یک پارامتر حیاتی در WS است، با استفاده از رابطه (۴) محاسبه شد:

$L / جی r آ تی من o (L من تی ه r / {متر}^{۳}) = \frac{L من q تو من د f ل o w r آ تی ه (L / متر من n)}{g آ س f ل o w r آ تی ه ({متر}^{۳} / متر من n)}$

(۴)

زمان ماندگاری گاز با استفاده از رابطه (۵) محاسبه شد:

$جی آ س r ه تی ه n تی من o n تی من متر ه (س) = \frac{V o ل تو متر ه o f متر ه د من تو متر ل آ y ه r (L)}{آ من r f ل o w r آ تی ه (L / س)}$

(۵)

شکل ۱٫
BSW در تاسیسات تخمیر: (آ) یک عکس بعد از نصب و (ب) نمودار شماتیک.

راکتور EO با استفاده از فولاد ضد زنگ مستطیلی (SS304) با طول ۳۰۰ میلی متر، عرض ۱۵۰ میلی متر و عمق ۱۶۰ میلی متر، مربوط به حجم ۷٫۲ لیتر ساخته شده است. مایعی که از محیط می ریزد در یک مخزن جمع آوری شده است. واقع در پایین اسکرابر و سرریز به راکتور EO. یک آند تجاری پایدار با ابعاد تجاری (DSA) از یک سازنده (Sungwon Foaming Inc.، Ansan، جمهوری کره) خریداری شد و به عنوان آند استفاده شد، در حالی که یک صفحه فولادی ضد زنگ (SS304) به عنوان کاتد استفاده شد. آندها و کاتدها دارای شکل مستطیلی با عرض ۱۵۰ میلی متر، عمق ۱۶۰ میلی متر و ضخامت ۱ میلی متر بودند. هفت صفحه آند و هشت صفحه کاتدی به فاصله ۱۰ میلی متر از هم قرار گرفتند. EO در حالت galvanostatic در جریان های اعمال شده ۱۵ A و ۳۰ A با استفاده از منبع تغذیه جریان مستقیم (TDP-3020B، TOYOTECH، اینچئون، جمهوری کره) انجام شد. NaCl به عنوان یک الکترولیت پشتیبان به آب لوله کشی با غلظت معین اضافه شد.

۲٫۲٫ راکتور EO مقیاس آزمایشگاهی

برای شناسایی ویژگی‌های EO مخلوط‌های معطر مختلف بر DSA و Cl^–، راکتور الکتروشیمیایی راه اندازی شد. یک راکتور اکسیداسیون الکتروشیمیایی مستطیلی با ابعاد ۱۵۰ میلی متر (عرض) × ۹۰ میلی متر (طول) × ۱۵۵ میلی متر (ارتفاع) برای آزمایش های EO استفاده شد. دو ماده بو در آب مقطر با ۱ میلی مولار از هر ماده بو و ۱۰ میلی مولار کلر مخلوط شدند.^– به طور همزمان اضافه شد. آمونیاک، سولفید هیدروژن، متیل مرکاپتان و استالدئید به عنوان مواد بد بو انتخاب شدند. برای ساختن یک مخلوط خوشبوکننده جایگزین، Na₂S (98٪، Daejung، Siheung، جمهوری کره)، CH₃SNa (95٪>، Sigma-Aldrich، Burlington، MA، USA)، NH₄کلر (۹۹٫۵٪، Daejung)، و استالدهید (۹۰٪)، Daejung) در آب مقطر حل شدند. دو آند و یک کاتد نصب شد و فاصله بین آنها ۵ میلی متر تعیین شد. صفحات الکترود دارای ابعاد زیر بودند: ارتفاع ۱۰۰ میلی متر، عرض ۶۰ میلی متر و ضخامت ۱ میلی متر. یک جریان مستقیم (DC) با استفاده از منبع تغذیه DC (TDP-3020B، TOYOTECH، اینچئون، جمهوری کره) به الکترودها اعمال شد. چگالی جریان ۵۰ میلی آمپر بر سانتی متر بود^۲.

۲٫۳٫ روش های تحلیلی

غلظت مواد بو در هوا با استفاده از ابزار قابل حمل (MultiRAE Pro PGM-6248؛ RAE Systems، San Jose، CA، USA) اندازه‌گیری شد. آشکارسازهای الکتروشیمیایی برای آمونیاک (۰٫۱-۱۰۰ ppmv)، سولفید هیدروژن (۰٫۱-۱۰۰ ppmv) و متیل مرکاپتان (۰٫۱-۱۰ ppmv) نصب شدند، در حالی که آشکارساز فوتیونیزاسیون (۰٫۰۱-۲۰۰۰ ppmv) برای کل ترکیبات آلی فرار قرار گرفت. (TVOC) در ساز.

غلظت آبی آمونیاک با استفاده از کیت تحلیلی (Hach, Loveland, CO, USA) که از روش رنگ سنجی سالیسیلات استفاده می کند اندازه گیری شد. غلظت سولفید هیدروژن در فاز مایع با استفاده از H کمی سازی شد_۲آنالایزر S (ECH، هال، آلمان). متیل مرکاپتان و استالدئید توسط کروماتوگرافی گازی – طیف سنجی جرمی (GC-MS، QP2050، Shimadzu، کیوتو، ژاپن) آنالیز شدند.

۳٫ نتایج

۳٫۱٫ آزمون مقدماتی BSW

قبل از انجام آزمایشی بر روی عملکرد بوی‌زدایی اکسیداسیون الکتروشیمیایی، یک آزمایش اولیه برای شناسایی مقدار مناسب گاز بو برای تضمین اثربخشی حذف بو فقط از طریق شستشو انجام شد. نرخ جریان آب به دلیل محدودیت ظرفیت پمپ آب در ۱۶ لیتر در دقیقه ثابت شد. نرخ جریان گاز ۱٫۸، ۳٫۶ و ۷٫۲ متر بود^۳/min به ترتیب. غلظت های نفوذی چهار ماده خوشبو کننده (NH₃، CH₃SH، H₂S و TVOC) پایش شدند. غلظت ورودی قبل از شروع آزمایش اندازه گیری شد. زمانی که غلظت پساب به غلظت ورودی نزدیک شد، فرض بر این بود که آب شستشو به نقطه پیشرفت رسیده است. نسبت‌های نرخ جریان مایع/گاز (L/G) و زمان‌های نگهداری گاز (GRT) مربوط به نرخ جریان گاز در فهرست‌بندی شده‌اند. میز ۱.

شکل ۲ تغییر در غلظت پساب چهار ماده خوشبو را با سپری شدن زمان عملیات به تصویر می‌کشد. در نسبت L/G 2.22، میزان حذف آمونیاک بیشتر از ۹۰ درصد بود و در غلظت ورودی ۱۸ ppm هیچ افزایشی در غلظت پساب مشاهده نشد. در مقابل، متیل مرکاپتان در مدت ۸ دقیقه به غلظت ۱۰ ppm رسید. حتی اگر غلظت پس از ۸ دقیقه به ۷ پی پی ام کاهش یافت، این به دلیل کاهش غلظت ورودی بود تا افزایش راندمان حذف. غلظت محیط به دلیل تغییر جهت و سرعت باد دقیقه به دقیقه تغییر می کرد. بر این اساس، مایع به نقطه نفوذ متیل مرکاپتان رسید. سولفید هیدروژن تمایل به حذف مشابه متیل مرکاپتان را نشان داد. نرخ حذف ۷۰٪ برای TVOC، در مقایسه با غلظت ورودی ۲۰۰ ppb، پس از ۱۰ دقیقه ادامه یافت، که نشان می دهد ظرفیت جذب حتی پس از ۱۰ دقیقه حفظ می شود. به طور خلاصه، سولفید هیدروژن و متیل مرکاپتان به تعادل رسیدند، در حالی که آمونیاک و TVOC به تعادل نرسیدند.

مقدار مواد محلول در گاز دارای مقدار ثابتی است که با ثابت قانون هنری به صورت زیر تعریف می شود: جایی که C غلظت گاز محلول، H ثابت قانون هانری و P فشار جزئی گاز است. طبق رابطه (۶)، ثابت قانون هنری کوچکتر منجر به غلظت تعادل کمتر در مایع می شود. جدول ۲ ثابت های قانون هنری برای مواد بدبو که در این مطالعه نظارت شده اند را خلاصه می کند. ثابت های قانون هنری سولفید هیدروژن و متیل مرکاپتان تقریباً ۱۰۰ برابر کوچکتر از آمونیاک یا مواد آلی بود. غلظت ورودی TVOC 200ppb بود. با توجه به اینکه TVOC غلظت کل هر ماده VOC است، انتظار می رفت غلظت ورودی هر ماده بو آلی کمتر باشد. بنابراین، هنگامی که غلظت سولفید هیدروژن و متیل مرکاپتان کاهش می یابد، مایع اسکرابر باید جایگزین شود.

با افزایش نسبت L/G، راندمان حذف چهار بو کننده نیز افزایش یافت. در یک اسکرابر، نسبت L/G به نرخ پاشش قطرات مایع در مقایسه با نرخ جریان گاز ورودی اشاره دارد. بنابراین، افزایش نسبت L/G منجر به افزایش احتمال تماس گاز و مایع شد و در نتیجه راندمان حذف را افزایش داد. نسبت L/G اعمال شده بسته به غلظت ورودی گاز هدف، حجم هوا، اندازه بستر بسته بندی شده، نوع و چگالی پرکننده، و زمان ماندن در بستر خالی متفاوت بود. به طور کلی، WS در محدوده ۲ تا ۱۰ لیتر در متر کار می کند^۳. با توجه به راندمان حذف، نسبت L/G مناسب برای WS مورد استفاده در این مطالعه ۸٫۸۸ بود. بنابراین، کل آزمایش با نسبت L/G 8.88 انجام شد.

در این مطالعه، سرعت پاشش مایع روی ۱۶ لیتر در دقیقه ثابت شد و نرخ جریان گاز برای تغییر نسبت L/G از ۲٫۲۲ به ۸٫۸۸ تغییر کرد. GRT با افزایش نسبت L/G افزایش یافت، که نشان می دهد راندمان حذف تحت تأثیر نسبت L/G و GRT قرار گرفته است.میز ۱). بنابراین، این مطالعه با هدف بررسی تغییرات در چرخه جایگزینی مایع بسته به وجود یا عدم وجود یک EO و اثرات اضافی آن انجام شد. تغییرات در راندمان انتقال جرم یا عملکرد جذب بسته به نسبت L/G در مطالعه پوشش داده نشد.

۳٫۲٫ تست دوره های تعویض آب

ظرفیت جذب را می توان با حذف مداوم مواد بدبو جذب شده از طریق EO حفظ کرد. در فرآیند EO، جریان اعمال شده بر تعداد الکترون های شرکت کننده در واکنش شیمیایی حاکم است و بازده اکسیداسیون مستقیم و غیرمستقیم را تحت تاثیر قرار می دهد. بنابراین، راندمان حذف بو به ترتیب تحت جریان اعمالی ۱۵ و ۳۰ آمپر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. شکل ۳ تغییر غلظت بوی گاز خروجی را با توجه به جریان های اعمال شده نشان می دهد. غلظت الکترولیت حمایت کننده ۱۰ میلی مولار NaCl بود.

بر خلاف غلظت متیل مرکاپتان و سولفید هیدروژن که پس از تقریباً ۱۰ دقیقه با خاموش شدن EO به نقطه شکست رسیدند، تقریباً ۲۰ دقیقه طول کشید تا بدون توجه به ماده در شرایط ۱۵ A به تعادل برسد. علاوه بر این، نقطه پیشرفت پس از ۴۰ دقیقه زمانی که جریان اعمال شده دو برابر شد و به ۳۰ A رسید. به طور خلاصه، زمان لازم برای رسیدن به تعادل متناسب با جریان اعمال شده بود. دستگاه الکترولیز ساخته شده در این مطالعه از الکترود DSA به عنوان آند استفاده کرد. DSA برای تولید کلر مناسب است و اسید هیپوکلرو عمدتاً توسط اکسیداسیون الکتروشیمیایی یونهای کلر تولید می شود. اعتقاد بر این است که سولفید هیدروژن و متیل مرکاپتان عمدتاً توسط اسید هیپوکلرو تولید شده اکسید می شوند. همانطور که قبلا ذکر شد، جریان اعمال شده عامل مهمی است که بر مقدار اسید هیپوکلرو تولید شده تاثیر می گذارد و متناسب با مقدار کلر تولید شده است. بنابراین، هنگامی که جریان اعمال شده از ۱۵ A به ۳۰ A دو برابر شد، زمان شکست نیز دو برابر شد.

با این حال، زمان پیشرفت و جریان اعمال شده مستقیماً متناسب نبودند. آمونیاک تمایل به افزایش غلظت پساب در هنگام اعمال جریان داشت. سولفید هیدروژن زمانی که جریان اعمال شده ۳۰ A بود در مقایسه با ۱۵ A سه برابر افزایش یافت. استالدئید تمایل داشت با مقدار جریان اعمال شده متناسب باشد. اعتقاد بر این است که این به دلیل کارایی EO نبود، بلکه به این دلیل بود که غلظت ورودی، همانطور که در فصل ۳٫۲ توضیح داده شد، متفاوت بود. در محل، غلظت ورودی ثابت نبود و تغییرات غلظت بسته به نوع ماده بدبو رخ داد. به ویژه، غلظت آمونیاک بسیار متفاوت بود، از چند پی پی ام تا چند ده پی پی ام. بنابراین، اعتقاد بر این است که راندمان حذف آمونیاک تحت تأثیر تغییرات غلظت ورودی، بدون توجه به عملکرد EO است. TVOC که به دلیل غلظت کم در مقایسه با سایر مواد خوشبو نوسان کمتری داشت، بیشتر تحت تأثیر EO بود. بر این اساس، جریان اعمال شده تأثیر نسبتاً زیادی بر راندمان حذف TVOC داشت. سولفید هیدروژن و متیل مرکاپتان محدوده غلظت ورودی و روند حذف مشابهی را نشان دادند.

علاوه بر جریان اعمال شده، غلظت الکترولیت (Cl^–) یک عامل طراحی حیاتی است که بر میزان اکسیدان تولید شده تأثیر می گذارد. افزایش غلظت الکترولیت باعث افزایش مقدار HOCl تولید شده و در نتیجه بهبود سرعت واکنش در راکتور شد. با این حال، بیش از یک غلظت معین، مقدار زیادی اکسیدان تولید می کند که می تواند در کاتد کاهش یابد، که ممکن است باعث کاهش بازده جریان شود. بر این اساس، تغییرات در زمان نفوذ مایع از طریق آزمایش در غلظت‌های مختلف (۱۰، ۵۰، ۱۰۰ و ۲۰۰ میلی‌مولار) تأیید شد. شکل ۴ رابطه بین غلظت الکترولیت و زمان شکست را نشان می دهد. زمان پیشرفت متناسب با غلظت الکترولیت افزایش یافت.

به طور کلی، افزایش کلر^– غلظت منجر به افزایش تولید HOCl می شود. بنابراین، سرعت اکسیداسیون افزایش می یابد. با این حال، HOCl بیش از حد، که با مواد خوشبو کننده واکنش نشان نمی دهد، به حجم پخش می شود. HOCl به صورت فله می تواند در کاتد کاهش یابد، که نشان دهنده یک واکنش انگلی است که باعث کاهش بازده جریان می شود. این مطالعه تمایل به نسبت مستقیم را در کلر نشان داد^– محدوده غلظت ۱۰-۲۰۰ میلی مولار باید به این واقعیت نسبت داد که HOCl تولید شده توسط EO برای حذف مواد بو مصرف می‌شد. این یافته نشان می دهد که سرعت جذب سریعتر از سرعت اکسیداسیون بوده است.

۳٫۳٫ ویژگی های الکترو اکسیداسیون مخلوط بوها

برای ارزیابی واکنش پذیری مواد بودار جذب شده توسط RCS و تعیین نحوه طراحی یک BWS، دو ماده بودار مخلوط شده و تحت درمان الکتروشیمیایی قرار گرفتند. مشخصات واکنش با مشاهده تغییرات غلظت در طول زمان تایید شد. PH در طول آزمایش بین ۶ تا ۸ متغیر بود. بنابراین، فرض شد که HOCl اکسیدان غالبی است که با مواد بدبو واکنش می دهد. معادلات زیر (۷) تا (۱۰) مسیرهای اکسیداسیون را توصیف می کنند [۲۳,۲۴,۲۵].

RCHO + HOCl → RCOOH + HCl

(۷)

HS^– + HOCl → S_(رسوب) + اچ_۲O + Cl^–

(۸)

NH₄⁺ + HOCl → NH₂Cl + H₂O + H⁺

(۹)

۲RSH + Cl₂ → RSSR + 2HCl

(۱۰)

همانطور که در نشان داده شده است شکل ۵a، سولفید هیدروژن سرعت حذف سریع‌تری نسبت به استالدئید نشان داد. هنگامی که متیل مرکاپتان و استالدهید مخلوط شدند، متیل مرکاپتان سرعت حذف سریع‌تری نسبت به استالدهید نشان داد.شکل ۵ب). مخلوط سولفید هیدروژن یا متیل مرکاپتان با آمونیاک نشان داد که مواد بدبو مبتنی بر گوگرد سریعتر از آمونیاک حذف می شوند.شکل ۵ج، د). با این حال، نرخ حذف در حضور سولفید هیدروژن و متیل مرکاپتان مشابه بود. هنگامی که آمونیاک و استالدهید مخلوط شدند، آمونیاک سرعت حذف سریع‌تری را نشان داد. بنابراین، واکنش‌پذیری چهار ماده بدبو با HOCl از ترتیب H پیروی می‌کند_۲S = CH₃SH > NH₃ > CH₃دادن.

همانطور که در شکل ۵ج، د، غلظت آمونیاک بدون تغییر باقی ماند تا زمانی که غلظت سولفید هیدروژن یا متیل مرکاپتان به طور کامل حذف شود. غلظت آمونیاک تنها پس از حذف کامل مواد بودار مبتنی بر گوگرد شروع به کاهش کرد. در یک مطالعه قبلی، تأیید شد که ویژگی‌های واکنش به دلیل انرژی‌های آزاد گیبس مختلف برای اکسیداسیون سولفید هیدروژن و آمونیاک است. [۲۱]. علاوه بر این، با توجه به اینکه متیل مرکاپتان ویژگی های حذف مشابه سولفید هیدروژن را نشان می دهد، باید در نظر گرفت که HOCl تولید شده ابتدا با متیل مرکاپتان واکنش می دهد.

عامل دیگری که بر سرعت واکنش تأثیر می گذارد، انرژی تفکیک پیوند است. انرژی های مورد نیاز برای جداسازی باند برای چهار ماده خوشبو کننده در فهرست شده است جدول ۳ [۲۶]. پیوندی که بیشترین انرژی تفکیک را داشت، پیوند C=O بود که تقریباً به kJ/mol 732 نیاز داشت. پیوند CH بالاترین مقدار بعدی را در kJ/mol 410 دارد. با این حال، پیوند CC استالدهید و پیوندهای SH سولفید هیدروژن و متیل مرکاپتان انرژی تفکیک مشابهی را به ترتیب ۳۵۰ و ۳۴۰ کیلوژول بر مول نشان دادند. در مقابل، پیوند NH آمونیاک دارای انرژی تفکیک بالایی ۳۹۰ کیلوژول بر مول است. به طور خاص، پیوند NH باید شکسته شود تا آمونیاک تجزیه شود، که انرژی بیشتری نسبت به سایر پیوندها مصرف می کند. این نتایج نشان می‌دهد که HOCl به پیوندهایی که نسبتاً به راحتی شکسته می‌شوند حمله کرده و آنها را حذف می‌کند. ویژگی های شیمیایی HOCl نیز بر میزان اکسیداسیون بو آن تأثیر می گذارد. کربن های گوگرد و کربونیل الکتروفیل هستند [۲۷,۲۸]. در مقابل، HOCl و آمونیاک هسته دوست هستند [۲۹,۳۰]. گروه تیول (SH) سولفید هیدروژن، یا متیل مرکاپتان، به راحتی توسط حمله هسته دوست HOCl شکسته می شود. با این حال، آمونیاک به راحتی با HOCl واکنش نمی دهد زیرا هر دو برای اهدای الکترون به یکدیگر رقابت می کنند. بنابراین، آمونیاک به سختی توسط HOCl اکسید می شود. این ممکن است به این دلیل رخ دهد که اکسیداسیون آمونیاک پس از خاتمه واکنش با سولفید هیدروژن یا متیل مرکاپتان انجام می شود.

اگرچه استالدئید با سولفید هیدروژن، متیل مرکاپتان یا آمونیاک همزیستی داشت، غلظت آن کاهش یافت. از آنجایی که کربن کربونیل موجود در استالدئید یک الکتروفیل است، استالدئید به طور همزمان با سایر مواد خوشبو کننده حذف شد. سرعت حذف استالدئید برای هیچ یک از مخلوط ها تفاوت معنی داری نداشت. استالدئید حاوی پیوندهای مختلفی است که می تواند توسط HOCl مورد حمله قرار گیرد. این امر اکسیداسیون استالدئید را تسهیل می کند زیرا از بین رفتن پیوندهای موجود در استالدهید منجر به تجزیه آن می شود. بنابراین، انتظار می رود که پیوندهای شکسته بسته به ماده موجود متفاوت باشد.

توجه به این نکته مهم است که غلظت آلی (COD) علیرغم حذف استالدئید به سختی کاهش یافت. حتی اگر برخی از پیوندها شکسته شوند، استالدئید به شکل دیگری از ماده آلی تبدیل می شود، همانطور که در رابطه (۷) توضیح داده شده است. با این حال، اگر استالدئید، که بر تعادل تأثیر می گذارد، حذف شود، عملکرد جذب می تواند به طور مداوم حفظ شود. اکسید کردن استالدئید به CO ضروری نیست_۲. این به BSW اجازه می دهد تا برای از بین بردن بوها در کاربردهای عملی عملی تر باشد.

سرعت اکسیداسیون سولفید هیدروژن و متیل مرکاپتان بیشتر از آمونیاک و استالدهید بود. زمان موفقیت آنها به طور همزمان تحت تأثیر ثابت قانون هنری و همچنین نرخ اکسیداسیون قرار گرفت. سرعت حذف آمونیاک به دلیل حلالیت بالا در آب و واکنش پذیری کم با HOCl به جای اکسیداسیون توسط جذب کنترل می شود. استالدئید با جریان اعمال شده نسبت مستقیم داشت و ثابت قانون هنری بالایی داشت. این نشان می دهد که در نظر گرفتن همزمان ثابت هنری و واکنش آلاینده هدف با HOCl، طراحی BSW را برای تصفیه گازهای بو حاوی مواد خوشبو کننده مختلف مناسب می کند.

اطلاعات واکنش‌پذیری به‌دست‌آمده از نتایج EO برای دو مخلوط معطر، عامل عملیاتی مهمی برای طراحی و عملکرد BSW است. به طور کلی، یک گاز بودار مخلوطی از مواد خوشبو کننده مختلف است. برای اعمال BSW، دوره تغییر مایع باید با در نظر گرفتن واکنش پذیری مواد خوشبو با HOCl و حلالیت آنها در آب تعیین شود. آمونیاک و آلدئیدها مواد بویایی اصلی در بوهای دام هستند. تصمیم در مورد دوره مایع باید بر روی راندمان حذف آلدئیدها متمرکز شود، به دلیل حلالیت کم و سرعت حذف آهسته آنها در مقایسه با آمونیاک. اگر بوهای حاصل از تصفیه خانه های فاضلاب مورد نظر باشد، سولفید هیدروژن و آمونیاک مواد بو دهنده اصلی هستند. [۳۱]. همانطور که قبلاً بحث شد، سولفید هیدروژن ابتدا در مقایسه با آمونیاک اکسید می شود، اما حلالیت آن در آب به طور قابل توجهی کمتر از آمونیاک است. بنابراین، در نظر گرفتن بار ورودی سولفید هیدروژن برای طراحی ضروری است.

۴٫ نتیجه گیری

BSW در طولانی کردن دوره تغییر مایع از طریق اکسیداسیون مداوم مواد معطر محلول مفید بود. به تعویق انداختن امکان صرفه جویی در مصرف آب و هزینه های تصفیه فاضلاب، عملکرد راحت WS و حتی کاهش CO را فراهم می کند._۲ انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از حمل و نقل فاضلاب این مطالعه اثربخشی BSW را بر ویژگی‌های جذب و EO نشان داد. علاوه بر این، نتایج آموزنده برای طراحی مناسب BSW در این مطالعه از طریق آزمون های کاربردی عملی پوشش داده شده است. یک آزمایش در مقیاس نیمکت در این مطالعه امکان‌سنجی را در کاربرد عملی، کارایی استفاده مجدد از آب و CO ممکن ارائه کرد._۲ کاهش انتشار گام بعدی یک مطالعه در مقیاس آزمایشی برای تعیین کمیت ارزیابی سود اقتصادی و CO است_۲ نرخ کاهش علاوه بر این، پایداری بلند مدت BSW باید شناسایی شود. در نهایت، BSW می تواند از طریق یک مطالعه بیشتر تجاری شود، که به تلاش برای رسیدگی به مشکلات زیست محیطی مربوط به مشکلات بو، تهدیدات آب و هوای جهانی و خطر آب کمک می کند.

منبع:
۱- shahrsaz.ir , پایداری | متن کامل رایگان | یک اسکرابر مرطوب و سیستم الکترواکسیداسیون برای حذف موثر بو: یک مطالعه در مقیاس نیمکت
,۲۰۲۴-۰۶-۱۲ ۰۳:۳۰:۰۰
۲- https://www.mdpi.com/2071-1050/16/12/5008