مدل‌سازی تصفیه الکتروشیمیایی فنل و پیش‌بینی میزان مصرف انرژی

Abstract

فنل آلاینده‌ای سرسخت در مقابل تصفیه‎های فیزیکی-شیمیایی و بیولوژیکی است که در پساب بسیاری از صنایع وجود دارد و به‌شدت محیط زیست را به خطر می‌اندازد. لذا، فرایندهای اکسایش پیشرفته به‌عنوان فرایندهای مؤثر برای تصفیه پساب‎های دارای آلاینده‎های سمّی و آلاینده‎های آلی مقاوم توسعه یافته‎اند. هدف از این تحقیق ارائه یک مدل ریاضی‌ برای اکسایش الکتروشیمیایی فنل با توجه به تغییرات COD با زمان در راکتور ناپیوسته بود. در این مدل با توجه به نسبت دانسیته جریان عملی به دانسیته جریان حدی، رژیم‌های عملیاتی مختلفی برای کنترل فرایند در نظر گرفته شد. به این ترتیب که در دانسیته جریان پایین و غلظت اولیه بالا، به گونه‌ای که شرایط فرایند همواره پایین‌تر از شرایط حدی باشد، COD با زمان به‌صورت خطی کاهش می‌یابد و فرایند توسط جریان کنترل می‌گردد اما در دانسیته جریان‌های بالاتر از شرایط حدی و غلظت کم آلاینده، فرایند تحت کنترل انتقال جرم است که در این رژیم COD به‌صورت نمایی با زمان تغییر می‌کند. پارامترهای مدل عبارت‌اند از دانسیته جریان، غلظت اولیه‌ فنل و مساحت الکترود. با توجه به اهمیت مقدار انرژی الکتریکی مورد نیاز، محاسبه میزان مصرف انرژی فرایند اکسایش الکتروشیمیایی فنل در مدل ریاضی مورد توجه قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که افزایش دانسیته جریان و پتانسیل عملی منجر به افزایش میزان مصرف انرژی الکتریکی می‌گردد و با کاهش غلظت اولیه فنل میزان مصرف انرژی نیز کاهش می‌یابد. در بخش اعتبارسنجی مدل، نتایج حاصل از مدل با مقادیر آزمایشگاهی ارائه شده در منابع مورد مقایسه قرار گرفتند. تطابق خوبی بین نتایج تجربی و پیش‌بینی شده از مدل در همه شرایط آزمایشگاهی با محاسبه ریشه متوسط مربعات خطاRMSE) ) در محدوده‎ 41/0 تا 22/1 و ضریب تعیین بالاتر از 91/0 مشاهده شد.