كاربرد طراحى کامپوزیت مركزى و روش شناسی سطح پاسخ براى تصفيه فاضلاب فرآيند روغن زيتون
چکیده
تكنيك طراحى تركيبى مركزى(CCD)، براى مطالعه تاثير پراكسيداسيون فنتون بر حسب آلودگى هاى آلى از فاضلاب كارخانه روغن زيتون(OMW) استفاده شد. نسبت هيدروژن پراكسيد به آهن(II) (x 1 )، بين1.67و 8.33 بود. غلظت آهن(II) در 0.003 مولار ثابت بود؛ در حالى كه غلظت H2O2 در سه سطح تنظيم شده بود:0.05،0.15و 0.25 مولار. بر اساس نسبت مولاريته، نسبت انتخاب شده آهن(II) به H2O2 در محدوده كم بود(>>1) در حالى كه بر اساس نسبت وزنى (wt/wt)، نسبت آهن(II) به H2O2 بررسى شده در محدوده مساوى >1:5 بود. مقدار (x2) PH بين 3 و 5 بود. غلظت (x3)OMW بين 40 و 100% تغيير مى كرد. تاثير اين سه متغير مستقل بر چهار متغير مستقل، يعنى حذف COD، فنول كل(TP)، رنگ و آروماتيك با استفاده از مدل رگرسيونى پلى ناميال تركيبى مرتبه دوم، ارزيابى شد. تجزيه و تحليل واريانس(ANOVA) ضريب تعيين بالايى به مقدار 0.902- 0.998را نشان داد(R2) . بنابراين، يك تنظيم آمارى مدل رگرسيون درجه دوم را با داده هاى تجربى تضمين مى كند. نسبت H2O2 به آهن(II) تاثير قابل توجهى بر چهار متغير وابسته داشت. علامت مثبت براى ضريب رگرسيون متغير رگرسور نشان داد كه سطح PH نيز تاثير قابل ملاحظه اى بر افزايش حذف آلاينده با افزايش سطح عامل X1 از 1.67 تا 8.33 دارد و اين تاثير براى حذف TP بيشتر آشكار مى شود. همچنين PH، تاثير قابل ملاحظه اى براى حذف آلاينده دارد و اين تاثير براى كاهش TP بيشتر قابل ملاحظه بود. ضريب منفى اين متغير(PH)، نشان داد كه سطح حذف آلاينده با افزايش PH از سه به پنج، كاهش مى يابد. ضريب منفى تقابل بين كميت هاى X1 و X2 نشان داد كه افزايش هم زمان نسبت H2O2 به آهن(II) با كاهش PH واكنش فرآيند را به يك افزايش حذف COD، رنگ و TP سوق مى دهد. مدل هاى توان دوم براى متغير پاسخ يعنى حذف آلودگى پيش بينى شدند و حداكثر حذف مدل پيش بينى شده براى COD، رنگ، TP و آروماتيك به ترتيب 56، 33، 100و 32 درصد بود. شرايط بهينه براى اين تصفيه فاضلاب بر اساس عملكرد پراكسيداسيون فنتون در آزمايش بدست آمد كه در آن نسبت H2O2 به آهن(II) در بالاترين سطح(8.33) و PH=4 و غلظت OMW ٧٠% بود.
Abstract
The central composite design (CCD) technique was used to study the effect of the Fenton’s peroxidation on the removal of organic pollutants from olive oil mill wastewater (OMW). The ratio of hydrogen peroxide-to-Fe(II) (x1) was between 1.67 and 8.33. Fe(II) concentration was constant at 0.03 M while the H2O2 concentration was set at three levels: 0.05, 0.15 and 0.25 M. Based on the molarity ratio, the selected ratio were in the low range of Fe(II)-to-H2O2 ratio (1). While based on the wt/wt ratio, the tested Fe(II)-to-H2O2 ratios were in the range of ≤1:5. pH (x2) was between 3 and 5. The concentration of OMW (x3) was varied between 40 and 100%. The influence of these three independent variables on the four dependent variables, i.e. COD, total phenolics (TP), color and aromatocity removal was evaluated using a second-order polynomial multiple regression model. Analysis of variance (ANOVA) showed a high coefficient of determination (R2) value of 0.902–0.998, thus ensuring a satisfactory adjustment of the second-order regression model with the experimental data. H2O2-to-Fe(II) ratio had significant effect on all the four dependent variables. The positive sign for the regression coefficient of this regressor variable indicated that the level of the pollutant removal increased with the increased levels of factor x1 from 1.67 to 8.33 and this effect was the most pronounced for TP removal. pH had also significant effect on the pollutant removal and the effect was the most noticeable for TP reduction. The negative coefficient of this variable (pH) indicated that level of the pollutant removal decreased as the pH increased from 3 to 5. The negative coefficient of the interaction between variable x1 and x2 indicated that a simultaneous increase in H2O2-to-Fe(II) ratio with decrease in the pH of the reaction led to an increase in the COD, TP and color removal. Quadratic models were predicted for the response variable, i.e. pollutant removal, and the maximum model-predicted removals were 56, 100, 33 and 32% for COD, TP, color and aromatocity, respectively. Optimum conditions for this wastewater treatment was obtained based on the performance of the Fenton’s peroxidation in the experiment where the H2O2-to-Fe(II) ratio was at its high level (8.33) and the pH and OMW concentration were 4 and 70%, respectively.
چكيده
1.مقدمه
2.آزمايش
2.1.فاضلاب كارخانه روغن زيتون و روش پراكسيداسيون فنتون
2.2.آناليز نمونه هاى OMW
2.3.طراحى آزمايش و تحليل داده ها
3.نتايج و بحث
3.1.انتخاب نسبت معرف فنتون
2.3.تغيير غلظت آلاينده با زمان واكنش
3.3.طراحى تركيبى مركزى و مدل هاى رگرسيون برازش داده شده، مربوط به حذف آلاينده
3.4.ترسيم سطح پاسخ و بهينه سازى فرايند بر اساس حذف آلودگى
4.نتيجه گيرى
Abstract
1. Introduction
2. Experimental
2.1. Olive oil mill wastewater and Fenton’s peroxidation method
2.2. Analyses of OMW samples
2.3. Experimental design and data analysis
3. Results and discussion
3.1. Selecting the ratio for Fenton’s reagent
3.2. Variation of the pollutant concentration with the reaction time
3.3. Central composite design and fitted regression models as related to the pollutant removal
3.4. Response surface plotting and optimization of the treatment based on the pollutant removal
4. Conclusions