محسن منصوری

سابقه و هدف ورود پساب صنایع پلاستیکی و نساجی به آب و آلوده‌سازی آن با مواد رنگی،یکی از چالش‌های زیست‌محیطی مهمی است که می‌تواند آثار زیان‌بار و مخربی به دنبال داشته باشد. رنگ‌های مصنوعی خطرناک و سمی هستند و وجود آنها در آب می‌تواند سلامت محیط زیست و سلامت انسان را تهدید کند. روش‌های مختلفی برای حذف آلاینده‌ها از آب وجود دارد که یکی از آنها روش حذف فتوکاتالیستی است. این روش می‌تواند آلاینده‌های مخرب رنگی را با سرعت بالاتری اکسید کند.در این پژوهش، فرایند تصفیه فتوکاتالیستی مورد بررسی قرار گرفته و جزئیات آن موردبحث قرار می‌گیرد. همچنین، مطالعات صورت‌گرفته در این زمینه ارزیابیشده و در ادامه، مطالعه‌ای که با استفاده از نرم‌افزار کامسول جهت حذف پساب رنگی انجام شده است، تشریح و نتایج آن بیان می‌گردد. مواد و روش‌ها در این پژوهش، یک شبیه‌سازی سه‌بعدی از فرایند فتوکاتالیستی حذف رنگ‌ راکتیو قرمز 120 انجام شد. اثر تغییرات غلظت رنگ، غلظت کاتالیست، شدت نور، طول زمان واکنش، مش‌بندی در حذف پساب رنگی مورد بررسی قرار گرفت. سپس به بررسی و تعیین سینتیک واکنش و معادلات حاکم بر مسئله پرداخته شد و در پایان نتایج شبیه‌سازی در نرم‌افزار کامسول با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه شد و نشان داد که مدل عددی دقت بالایی دارد. یافته‌ها نتایج بررسی شبیه‌سازی این فرایند فتوکاتالیستی، نشان داد که شعاع راکتور در رسیدن نور به سیال و کاهش یا افزایش حذف پساب تأثیر بسزایی دارد. سینتیک واکنش در این پژوهش تلفیقی از تابع نور به همراه یک عدد ثابت تعیین گردید که اثرات شدت نور، غلظت رنگ، غلظت کاتالیست و طول زمان واکنش در آن دیده شده است. ثابت سرعت به‌دست‌آمده از مدل شبیه‌سازی در غلظت رنگ 10 میلی‌گرم، حدود 6 درصد اختلاف را با کار آزمایشگاهی نشان داد که در غلظت رنگ 15 میلی‌گرم، درصد خطا به مقدار 2.07 رسید. بررسی اثر تغییرات مقدار غلظت رنگ در حذف پساب رنگی در مدل شبیه سازی نشان داد که افزایش غلظت آلاینده باعث کاهش عبورپذیری نور در سیال می‌شود و در این قسمت نتایج حاصل از شبیه سازی، به طور میانگین 11.69 درصد با کار آزمایشگاهی اختلاف داشت. همچنین بررسی مدل شبیه سازی نشان داد که میزان حذف رنگ تا غلظت 15 میلی‌گرم کاتالیست، افزایش‌یافته و بعد از آن کاهش میابد. در بخش آنالیز استقلال از مش، شبیه‌سازی با استفاده از 4 مش با تعداد المان‌های متفاوت، از 64271 تا 1147693 المان، انجام و درصد حذف رنگ در زمان‌های مختلف و برای مش‌های متفاوت مقایسه شد. در این مقایسه، مش شماره 3 با 438072 المان، به‌عنوان مش مناسب و هدف انتخاب گردید. استنتاج مقایسه نتایج شبیه‌سازی و آزمایشگاهی، نشان‌دهنده تطابق خوب روش مدل عددی با تجربی بود. این مطالعه می‌تواند در طراحی و بهینه‌سازی فرایندهای تصفیه فتوکاتالیستی پساب‌های صنعتی کاربرد داشته باشد.