جداسازی آمونیاک از پساب با استفاده از سیستم ترکیبی فتوکاتالیست/فرآیند غشایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده نفت و مهندسی شیمی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

2 دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

3 گروه آموزشی مهندسی شیمی، دانشکده نفت و مهندسی شیمی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

در این تحقیق، عملکرد سیستم ترکیبی فتوکاتالیست/فرآیند غشایی در حذف آمونیاک از پساب مورد بررسی قرار گرفت. غشا از نوع الترافیلتراسیون بوده که با استفاده از پلیمر پلی‌اتر‌سولفون به روش تغییر فاز ساخته شد. از نانوذرات سنتز شده فومارات آلوموکسان به عنوان افزودنی در ساخت غشا استفاده گردید. نوع فتوکاتالیست اکسید روی بوده که بر روی پایه دانه‌ رس منبسط شده با نام لیکا پوشش داده شد. تاثیر عوامل غلظت اولیه آمونیاک، میزان نانوذره و زمان فرآیند تصفیه بر روی حذف آمونیاک مورد بررسی قرار گرفت. سیستم‌های فتوکاتالیست و غشایی به طور منفرد نیز به کار گرفته و عملکرد آن‌ها از نظر شار و درصد حذف آمونیاک با سیستم ترکیبی مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که سیستم فتوکاتالیست به تنهایی فقط در غلظت‌های بالا بخوبی می‌تواند آمونیاک را حذف نماید. در بین غشاهای ساخته شده، غشای پلی‌اترسولفون با میزان 2% وزنی نانوذره از نظر شار خوراک و درصد حذف آمونیاک بهترین عملکرد را داشت. در سیستم ترکیبی، ابتدا در فتوکاتالیست، آمونیاک به غلظت پایین‌تری رسیده و درادامه، فرآیند غشایی غلظت پایین آمونیاک را با درصد بالاتری حذف نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     I.A. Alaton, I.A. Balcioglu, D.W. Bahnemann (2002) "Advanced oxidation of a reactive dyebath effluent: comparison of O3, H2O2/UV-C and TiO2/UV-A processes", Water Research, 36, 1143-1154.
##
[2]     A. Bonmatı́, X. Flotats (2013) "Air stripping of ammonia from pig slurry: characterisation and feasibility as a pre- or post-treatment to mesophilic anaerobic digestion", Waste Management, 23, 261-272.
##
[3]     M. Kaneko, I. Okura (Eds.) (2002) Photocatalysis: Science and Technology, Springer.
##
[4]     J. Zhang, B. Tian, L. Wang, M. Xing, J. Lei (2018) Photocatalysis: Fundamentals, Materials and Applications, Springer.
##
[5]     P. Pichat (2013) Photocatalysis and Water Purification: From Fundamentals to Recent Applications, Wiley-VCH.
##
[6]     T. Zhang et.al (2003) "Photocatalytic decomposition of the sodium dodecylbenzene sulfonate surfactant in aqueous titania suspensions exposed to highly concentrated solar radiation and effects of additives", Applied Catalysis B: Environmental, 42, 13-24.
##
[7]     K.-H. Choo, D.-I. Chang, K.-W. Park, M.-H. Kim (2008) "Use of an integrated photocatalysis/hollow fiber microfiltration system for the removal of trichloroethylene in water", Journal of Hazardous Materials, 152, 183-190.
##
[8]     V.C. Sarasidis, S.I. Patsios, A.J. Karabelas (2012) "Humic Acids Degradation by a Hybrid Photocatalysis-Membrane Process: Effect of UV-A Photon dose on Mineralization Kinetics", Procedia Engineering, 44, 290-292.
##
[9]     F.Martinez et.al (2013) "Coupling membrane separation and photocatalytic oxidation processes for the degradation of pharmaceutical pollutants" Water Reseach, 15, 5647-5658.
##
[10]  J. Grzechulska-Damszel, M. Tomaszewska, A.W. Morawski (2009) "Integration of photocatalysis with membrane processes for purification of water contaminated with organic dyes", Desalination, 241, 118-126.
##
[11]  A.T. Kuvarega, N. Khumalo, D. Dlamini, B.B. Mamba (2018) "Polysulfone/N, Pd co-doped TiO2 composite membranes for photocatalytic dye degradation", Separation and Purification Technology, 191, 122-133.
##
[12]  S. Mozia, A.W. Morawski, M. Toyoda, M. Inagaki (2008) "Effectiveness of photodecomposition of an azo dye on a novel anatase-phase TiO2 and two commercial photocatalysts in a photocatalytic membrane reactor (PMR)", Separation and Purification Technology, 63, 386-391.
##
[13]  N.E. Salim et.al (2018) "Preparation and characterization of hydrophilic surface modifier macromolecule modified poly (ether sulfone) photocatalytic membrane for phenol removal", Chemical Engineering Journal, 335, 236-247.
##
[14]  H. Song, J. Shao, J. Wang, X. Zhong (2014) "The removal of natural organic matter with LiCl–TiO2-doped PVDF membranes by integration of ultrafiltration with photocatalysis", Desalination 344, 412-421.
##
[15]  N.A.M. Nor et.al (2016) "Preparation and performance of PVDF-based nanocomposite membrane consisting of TiO2 nanofibers for organic pollutant decomposition in wastewater under UV irradiation", Desalination 391, 89-97.
##
[16]  B.J. Starr et. al (2016) "Coating porous membranes with a photocatalyst: Comparison of LbL self-assembly and plasma-enhanced CVD techniques", Journal of Membrane Science, 514, 340-349.
##
[17]  L.M. Pastrana-Martinez et. al (2015) "Graphene oxide based ultrafiltration membranes for photocatalytic degradation of organic pollutants in salty water", Water Research, 77, 179-190.
##
[18]  N.H.H. Hairomac, A.W. Mohammad, A.A.H. Kadhum (2014) "Effect of various zinc oxide nanoparticles in membrane photocatalytic reactor for Congo red dye treatment", Separation and Purification Technology, 137, 74-81.
##
[19]  R. Molinariac, L. Palmisano, E. Drioli, M. Schiavello (2002) "Studies on various reactor configurations for coupling photocatalysis and membrane processes in water purification", Journal of Membrane Science, 206, 399-415.
##
[20]  R, Molinari, C. Lavorato, P. Argurio (2017)"Recent progress of photocatalytic membrane reactors in water treatment and in synthesis of organic compounds. A review", Catalysis Today, 281, 144-164.
##
[21]  S. Mozia (2010) "Photocatalytic membrane reactors (PMRs) in water and wastewater treatment. A review", Separation and Purification Technology, 73, 71-91.
##
[22]  X. Zhang, D.K.Wang, J.C.Diniz da Costa (2014) "Recent progresses on fabrication of photocatalytic membranes for water treatment", Catalysis Today, 230, 47-54.
##
[23]  Y.Shavisia, S.Sharifniaa, S.N. Hosseini, M.A. Khadivi (2014) "Application of TiO2/perlite photocatalysis for degradation of ammonia in wastewater", Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 20, 278-283.
##
[24]  Y. Shavisi, S. Sharifnia, M. Zendehzaban, M. Lobabi Mirghavami, S. Kakehazar (2014) "Application of solar light for degradation of ammonia in petrochemical wastewater by a floating TiO2/LECA photocatalyst", Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 20, 2806-2813.
##
[25]  Z. Mohammadi, S. Sharifnia, Y. Shavisi (2016) "Photocatalytic degradation of aqueous ammonia by using TiO2ZnO/LECA hybrid photocatalyst", Materials Chemistry and Physics, 184, 110-117.
##
[26]  N. Tafreshi, S. Sharifnia, S. Moradi Dehaghi (2017) "Box–Behnken experimental design for optimization of ammonia photocatalytic degradation by ZnO/Oak charcoal composite", Process Safety and Environmental Protection, 106, 203-210.
##
[27]  O. Iglesias, M.J. Rivero, A.M. Urtiaga, I. Ortiz (2016) "Membrane-based photocatalytic systems for process intensification", Chemical Engineering Journal, 305, 136-148.
##
[28]  V. Vatanpour, S.S. Madaeni, L. Rajabi, S. Zinadini, A.A. Derakhshan (2012) "Boehmite nanoparticles as a new nanofiller for preparation of antifouling mixed matrix membranes", Journal of Membrane Science, 401, 132– 143
##
[29]  G. Moradi, S.Zinadinib, L. Rajabi, S. Dadari (2018) "Fabrication of high flux and antifouling mixed matrix fumarate-alumoxane/PAN membranes via electrospinning for application in membrane bioreactors", Applied Surface Science, 427, 830-842.
##
[30]  C. Agarwal, A.K. Pandey, S. Chaudhury, V.T. Aher, A.K. Patra, P.U. Sastry, A. Goswami (2013) "Ionic transport in polyelectrolyte-filled cation-exchange membranes", Journal of  Membrane Science, 446, 125-131.
##
[31]  A.A. Derakhshan, L. Rajabi, H. Karimnezhad (2012) "Morphology and production mechanism of the functionalized carboxylate alumoxane micro and nanostructures", Powder Technology, 225, 156-166.
##
[32]  B. Shahrooiea, L. Rajabi, A.A. Derakhshan, M. Keyhani (2015) "Fabrication, characterization and statistical investigation of a new starch-based hydrogel nanocomposite for ammonium adsorption", Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 51, 201-215.
##