حذف فتوکاتالیستی اتیلن دی‌کلراید توسط نانوکامپوزیت پلی آنیلین-دی اکسید تیتانیم تثبیت شده بر سطح گلوله‌های شیشه‌ای: بهینه‌سازی به روش سطح پاسخ-طراحی مرکب مرکزی

Abstract

<strong>اتیلن دی‌کلراید یکی از مهم‌ترین هیدروکربن‌های کلرینه در پساب صنایع پتروشیمی است که عمدتاً برای تولید مونومر وینیل کلراید که پیش ماده اصلی تولید پی‌وی‌سی است، استفاده می‌شود. ایران یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان پی‌وی‌سی در جهان است. در فرایند تولید ۱۰۰۰ کیلوگرم اتیلن دی‌کلراید، در حدود 4/0 مترمکعب پساب تولید می‌شود که حاوی ۵۰ تا ۲۰۰ میلی‌گرم در لیتر اتیلن دی‌کلراید است. در این پژوهش، روش تجزیه فتوکاتالیستی برای حذف این هیدروکربن کلرینه مورد استفاده قرار گرفت. نانوکامپوزیت </strong><strong>PAni-TiO₂</strong><strong> به روش لایه‌نشانی غوطه‌وری بر سطح گلوله‌های شیشه‌ای تثبیت شد. خصوصیات مورفولوژی نانوکامپوزیت </strong><strong>PAni-TiO₂</strong><strong> با استفاده از تحلیل‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس و طیف سنجی مرئی- فرابنفش مورد تأیید قرار گرفت. یک راکتور فتوکاتالیستی بستر ثابت در مقیاس نیمه صنعتی برای آزمایش‌های فوتوکاتالیستی مورد استفاده قرار گرفت. روش سطح پاسخ بر اساس طراحی مرکب مرکزی برای ارزیابی و بهینه‌سازی پارامترهای غلظت اولیه اتیلن دی‌کلراید، زمان ماند، </strong><strong>pH</strong><strong> و ضخامت پوشش به‌عنوان پارامترهای مستقل و حذف فتوکاتالیستی اتیلن دی‌کلراید به‌عنوان پاسخ، در نظر گرفته شد. بر اساس نتایج به‌دست آمده، داده‌های واقعی و مقادیر پیش‌بینی شده توسط روش سطح پاسخ با ضریب رگرسیون 9870/0 و ضریب رگرسیون اصلاح شده 9718/0 و ضریب رگرسیون پیش‌بینی شده 9422/0 همبستگی داشتند. مطابق نتایج، در شرایط بهینه غلظت اولیه اتیلن دی‌کلراید 250 میلی‌گرم در لیتر, زمان ماند 240 دقیقه, </strong><strong>pH</strong><strong> برابر 5 و ضخامت پوشش 5/0 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع، درصد تجزیه فتوکاتالیستی اتیلن دی‌کلراید 84/88 بود. سینتیک تجزیه فتوکاتالیستی در شرایط بهینه از مدل مرتبه اول لانگمیر-هینشلوود با ثابت سرعت مرتبه اول (</strong><strong>K</strong><strong>) برابر 0095/0 و ضریب رگرسیون برابر 9455/0 پیروی می‌کرد. حذف کامل فتوکاتالیستی اتیلن دی‌کلراید پس از 360 دقیقه به‌دست آمد. از نتایج به‌دست آمده در این پژوهش می‌توان نتیجه گرفت راکتور طراحی و ساخته شده، احتمالاً قابلیت صنعتی شدن را دارد.</strong>