نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

فاضلاب‌های ناشی از فعالیت‌های صنعتی و معدنی خطر مهمی برای اکوسیستم طبیعی هستند و موجب آلودگی آب‌های سطحی و زیرزمینی می‌شوند. مدیریت و تصفیه این فاضلاب‌ها به‌منظوری جلوگیری از خسارت به محیط زیست اهمیت فراوانی دارد. به این منظور امروزه از روش‌های تلفیقی مختلف برای تأمین استانداردهای نشر به محیط زیست استفاده می‌شود. روش الکتروشیمیایی به‌دلیل سازگاری آن با محیط زیست به‌عنوان یک روش مناسب برای تصفیه فاضلاب صنایع و معادن، مورد توجه قرار گرفته است. همچنین نانوذرات آهن با ظرفیت صفر به‌عنوان عامل اکسیدکننده، احیاکننده و کاتالیزور نیز در پاک‌سازی گستره‌ وسیعی از آلاینده‌ها کاربرد دارد. در این تحقیق عملکرد سیستم تلفیقی انعقاد الکتریکی/شناورسازی الکتریکی با نانو ذرات آهن به‌صورت دو مرحله ای در تصفیه فاضلاب نمونه حاوی اسید قرمز 14 مورد مطالعه قرار گرفت و پارامترهای غلظت نانو ذرات مورد استفاده و مدت زمان استفاده از روش الکتروشیمیایی، بهینه سازی شد. کیفیت ساخت نانوذرات دوفلزی آهن- نیکل به روش رسوب‌دهی شیمیایینمک آهن توسط احیا کننده قوی بورهیدرید سدیم، با استفاده از روشهای XRDو SEM تعیین شد. در این بررسی سه غلظت از نانوذرات Fe-Ni شامل 1/0، 2/0، 3/0 گرم بر لیتر برای حذف رنگ‌زا پس از 30، 60 و 90 دقیقه تصفیه الکتروشیمیایی استفاده شد. نتایج نشان داد برای فاضلابی که 90 دقیقه تصفیه الکتروشیمیایی شده بود،. با استفاده از غلظت gr/L 3/0 نانو ذرات آهن، راندمان حذف رنگ‌زا و COD  به 100 درصد رسید و زمان تصفیه به یک سوم کاهش یافت. روش الکتروشیمیایی در کنار مزایایی از قبیل سادگی عملکرد و بهره برداری، نیاز به زمان بیشتر برای حذف کامل آلاینده دارد. با توجه به نتایج ، از روش تلفیقی الکتروشیمیایی با نانو ذرات آهن می‌توان برای تأمین کیفیت خروجی بالا در مدت زمان کم و در مواقع شوک بار بهره گرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Synthesis of Bimetallic Fe-Ni nanoparticles and using them to improve electrochemical treatment of wastewater

چکیده [English]

 
 
Industrial wastewaters are hazardous to natural ecosystems and can pollute surface and groundwater. Management and treatment of wastewaters are important in order to preserve the environment. For this purpose, recently, combination of different methods are employed to meet the emission standards. Electrochemical method has been considered as a proper technique for treatment of various industrial wastewaters due to its environmental versatility and compatibility. Also, Zero-valent Fe nanoparticles are used as oxidizing, reducing and catalyst agents for removal of a wide range of pollutants. In this study, performance of a combination of electrocoagulation/electroflotation methods with Fe nanoparticles has been studied in a two-stage removal of Acid Red 14 and the parameters of nanoparticles concentration and duration of electrochemical method usage were optimized. Quality of the synthetized bimetallic Fe-Ni nanoparticles through chemical precipitation of iron salt with a strong reductant (sodium borohydride) was examined by XRD and SEM tests. The results showed that with the concentration of 0.3 gr/L Fe nanoparticles, dye and COD removal efficiencies of 100% were obtained for the wastewater that had been treated 90 min by electrochemical method. Electrochemical method is  advantageous due to simple operation whereas takes more time for complete removal of contaminants. Accordingly, the combined treatment by electrochemical and Fe nanoparticles methods can be utilized to provide higher qualities, and in load shocks.
Industrial wastewaters containing dyes are hazardous to natural ecosystems and can pollute surface and groundwater. Management and treatment of wastewaters are important in order to preserve the environment. For this purpose, recently, combinations of different methods are employed to meet the emission standards. Electrochemical method has been considered as a proper technique for treatment of various industrial wastewaters due to its environmental versatility and compatibility. Also, Zero-valent Fe nanoparticles are used as oxidizing, reducing and catalyst agents for removal of a wide range of pollutants. In this study, performance of a combination of electrocoagulation/ electroflotation with Fe nanoparticles has been studied in a two-stage removal of Acid Red 14 and the parameters of nanoparticles concentration and duration of electrochemical method usage were optimized. Quality of synthetized bimetallic Fe-Ni nanoparticles through chemical precipitation of iron salt with a strong reductant (sodium borohydride) was examined by XRD and SEM tests. The results showed that with the concentration of 0.3 gr/L Fe nanoparticles, dye and COD removal efficiencies of 100% were obtained for the wastewater that had been treated 90 min by electrochemical method. Electrochemical method has advantages such as simple operation whereas takes more time for complete removal of contaminants. Accordingly, the combined treatment by electrochemical and Fe nanoparticles methods can be utilized to provide higher qualities, and in load shocks.

کلیدواژه‌ها [English]

  • electrocoagulation
  • electroflotation
  • Aluminum
  • nanoparticles synthesis
  • bimetallic Fe-Ni