ارایه روش‏های بهینه جهت تصفیه آب و پساب حاوی رنگ‏های گوگردی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران.*(مسئول مکاتبات)

2 دانشجوی دکتری، گروه پژوهشی رنگ و محیط زیست، موسسه پژوهشی علوم وفناوری رنگ، تهران.

چکیده

رنگ‏های گوگرد ارزان قیمت هستند و به طور عمده برای رنگ‏آمیزی مواد سلولزی منسوجات و یا مخلوط الیاف سلولزی مورد استفاده    قرار می‌گیرند. سولفید سدیم نسبتاً ارزان بوده و از عوامل کاهنده سنتی محسوب می‏شود و برای رنگرزی رنگ‏های گوگردی مورد استفاده قرار می‏گیرد، اما لمس آن، سمی و خطرناک است. استعمال آن ممکن است بقایای مضری در پارچه تکمیل شده به جا بگذارد و پساب‏هایی تولید می‌کند که تصفیه آن دشوار است و به محیط‏زیست آسیب می‌رساند. صنایع نساجی با هزینه‌های بالای آب و تصفیه پساب، و همچنین قوانین سختگیرانه محیط‏زیستی مواجه هستند. در این بررسی، انواع روش‌ها، از جمله روش‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی از نظر کاربردشان برای تصفیه پساب صنعتی حاوی رنگ‏های گوگردی مورد بررسی قرار گرفت. این مطالعه با پیشنهاداتی برای اقدامات بیشتری که می‌توان جهت بهبود فرآیندهای تصفیه از هر دو دیدگاه اقتصادی و فنی انجام داد، به پایان می‌رسد.

کلیدواژه‌ها

اصل مقاله

 

 

 

 

 


 

 

فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 36، بهار 95

 

ارایه روش‏های بهینه جهت تصفیه آب و پساب حاوی رنگ‏های گوگردی

 

سحر طبیبیان[1]*

tsahart@yahoo.com

اعظم پیرکرمی[2]

 

چکیده

رنگ‏های گوگرد ارزان قیمت هستند و به طور عمده برای رنگ‏آمیزی مواد سلولزی منسوجات و یا مخلوط الیاف سلولزی مورد استفاده    قرار می‌گیرند. سولفید سدیم نسبتاً ارزان بوده و از عوامل کاهنده سنتی محسوب می‏شود و برای رنگرزی رنگ‏های گوگردی مورد استفاده قرار می‏گیرد، اما لمس آن، سمی و خطرناک است. استعمال آن ممکن است بقایای مضری در پارچه تکمیل شده به جا بگذارد و پساب‏هایی تولید می‌کند که تصفیه آن دشوار است و به محیط‏زیست آسیب می‌رساند. صنایع نساجی با هزینه‌های بالای آب و تصفیه پساب، و همچنین قوانین سختگیرانه محیط‏زیستی مواجه هستند. در این بررسی، انواع روش‌ها، از جمله روش‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی از نظر کاربردشان برای تصفیه پساب صنعتی حاوی رنگ‏های گوگردی مورد بررسی قرار گرفت. این مطالعه با پیشنهاداتی برای اقدامات بیشتری که می‌توان جهت بهبود فرآیندهای تصفیه از هر دو دیدگاه اقتصادی و فنی انجام داد، به پایان می‌رسد.

 

کلمات کلیدی: رنگ‌های گوگردی، پساب، روش‌های فیزیکی وشیمیایی، روش‏های بیولوژیکی.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه

 

در سال 1966، رنگ‏های گوگردی معرف 9 درصد از تولید کل رنگ ایالات متحده و 8/15 درصد از رنگ‌های ساخته شده برای استفاده در الیاف سلولزی بودند (1) و تولید جهانی آن به مقدار 110000-120000 تن در سال برآورد شده است. این بالاترین درصد تولید در هر گروه از رنگ‏ها است. در سال 2007، رنگ‏های گوگردی، جز سومین رنگ با بیش‏ترین تولید به مقدار 8500 تن در چین بودند (2). نیمی از حجم همه رنگ‏های مورد استفاده در الیاف سلولزی رنگ‏های گوگردی بود که  تقریبا 80 درصد از این مقدار رنگ‏های گوگردی سیاه بودند. رنگ‏های گوگردی با عدد ساختاری بر حسب شاخص رنگ 53186 ، 53724، و غیره با مواد اولیه و نوع فرآیند گوگردی شدن تعریف می‌شوند (3).  گوگردی شدن شامل واکنش‏های مختلف، از جمله جانشینی، تشکیل حلقه، کاهش و اکسیداسیون است. مواد اولیه معمولاً شامل ترکیبات آروماتیک یا معطر نسبتا متداول  از جمله بنزن، نفتالین، دی فنیل،  دی‏فنیلامین، آزوبنزن، و غیره است، که حامل حداقل یک گروه نیترو، آمینو، آمینو استخلاف شده، و یا هیدروکسی است. رنگ‏های گوگردی بیش‏تر برای رنگ‌ آمیزی مواد سلولزی منسوجات یا ترکیبات الیاف سلولزی با الیاف مصنوعی استفاده می‌شوند اما کاربردهای خاصی در رنگ‌آمیزی ابریشم و کاغذ در مقادیر اندک نیز دارند و در انواع خاصی از چرم‏ها استفاده می‌شوند(4). در بین رنگ‏های مصنوعی، رنگ‏های گوگردی، کدرترین طیف از رنگ‏ها را در تمام گروه‏های مواد رنگی دارد، ارزان قیمت است و قابلیت شستشوی عالی و ثبات نوری مناسبی دارد. این خواص، همراه با سهولت کاربرد تضمین می‌کنند که مصرف رنگ‏های گوگردی همچنان بالا است. در کل، تصفیه پساب رنگ حاصل از صنایع نساجی و مواد رنگی و رنگرزی آسان نیست (7). رنگ‏های مصنوعی، ساختار مولکولی اروماتیک پیچیده‌ای دارند. این ساختارها آن‏ها را پایدارتر و تجزیه بیولوژیکی آن‏ها را دشوارتر می‌سازد. در طول تولید و چاپ منسوجات، ممکن است رنگ‏ها  به طورکامل استفاده نشوند و مقداری از رنگ در محیط پخش شود(5)و موجب تجمع زیاد رنگ‏ها در پساب شود. بسیاری از معرف‏های آلی و غیرآلی که در بخش نساجی مورد استفاده   قرار می‌گیرند و رنگ‏ها و فلزات می‌توانند هم اثرات مستقیم و هم اثرات غیرمستقیم به شکل تومور، سرطان و آلرژی بر انسان‏ها داشته باشند؛ همچنین، مشخص شده است که آن‏ها مانع رشد در سطوح مختلف تغذیه‌ای از جمله باکتری پروتوزوا[3]، جلبک‏ها، گیاهان و حیوانات می‌شوند. در نتیجه، توانایی خود تصفیه رودخانه‏ها و سیستم‌های تصفیه بیولوژیکی معمولی با حضور رنگ‏ها و فلزات مشکل ساز می‏شود. حدود 10-40٪ از رنگ‏های گوگردی وارد پساب نساجی می‏شود که این مقدار حاصل از فرآیندهای رنگرزی گوگردی سنتی شامل مواد رنگی و رنگرزی تثبیت نشده، مواد آلی باقیمانده، غلظت بالایی از سولفیدها (1.06–1.40 (g L-1 و غلظت‏های بالایی از نمک‏های غیرآلی مانند تیوسولفات سدیم است 284–311. g L-1 (8-6) سولفید هیدروژن آزاد شده خطراتی برای زندگی، خوردگی سیستم فاضلاب، pH بالا، و بوهای نامطبوع ایجاد می‌کند. تیوسولفات‌ سدیم (Na2S2O3)  یک اکسید کننده قوی است که باعث واکنش‏های شدید گرمازا و انتشار دی اکسید گوگرد و گاز سولفید هیدروژن (9) می‏شود. از این رو، تصفیه پساب رنگ‏زای گوگردی تا حد زیادی موجب حذف سولفیدها می‌شود. صنایع نساجی با هزینه‌های بالای آب و تصفیه پساب، و همچنین قوانین سختگیرانه محیط‏زیستی مواجه هستند (10). از آنجا که رنگ در پساب رنگی بسیار قابل مشاهده است و بر زیبایی شناسی شفافیت آب تاثیر گذار است، در نتیجه باید آن را تصفیه کرد (11). روش‏های تصفیه اصلی برای پساب‏های رنگی روش‏های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی می‏باشند. روش فیزیکی و شیمیایی شامل فرآیندهای مانند فیلتراسیون غشایی[4]، انعقاد/ لخته سازی[5]، ته‏نشینی[6]، فیلتراسیون[7]، جذب سطحی[8]، تبادل یونی[9]، استخراج زوج یونی[10]، معدنی شدن[11]، سونولیز[12]، الکترولیز[13]، احیای شیمیایی[14] و اکسیداسیون شیمیایی پیشرفته[15] هستند. فرآیندهای زیستی شامل هوازی، بی‏هوازی، و یا ترکیبی از این دو هستند. هدف اصلی فرآیندهای فوق، حذف مواد آلی کربنی، نیتریفیکاسیون، ترکیب دی‏نیتریفیکاسیون، و حذف فسفر هستند.

با توجه به سهم بالای رنگ‏های گوگردی در صنایع مختلف از جمله رنگ‌ آمیزی مواد سلولزی منسوجات یا ترکیبات الیاف سلولزی با الیاف مصنوعی و با داشتن  ترکیبات آروماتیک یا معطر، از جمله بنزن، نفتالین، دی فنیل، دی فنیلامین، آزوبنزن، و غیره انجام این تحقیق ضروری می‏نماید. زیرا ساختار آن‏ها پایدار و غیرقابل تجزیه بیولوژیکی بوده و اثرات مستقیم و غیرمستقیم به شکل تومور، سرطان و آلرژی در انسان‏ها خواهد داشت .

 هدف این مقاله، گردآوری پیشرفت‌های تکنولوژی اخیر در توسعه تصفیه آب و پساب شامل رنگ‏های گوگردی است. علاوه بر این، پیشنهاداتی برای مطالعات بیش‏‎تر برای بهبود فرآیندهای تصفیه از دیدگاه‏های اقتصادی و فنی ارایه          شده است.

 

شکل 1- ساختارهای رنگ‏های گوگردی که به طور معمول در مقدمه تحقیق گزارش شده را نشان می‏دهد.

روش بررسی

این تحقیق  بر پایه مطالعات جامع و کامل بر مقاله‏های معتبر  دنیا در  زمینه مورد مطالعه می‏باشد.

یافته‏‎ها

1- روش فیزیکی وشیمیایی

1-1- فرآیندهای انعقاد و ته‏نشینی

 برخی مواد شیمیایی به سرعت در پساب‏ها پخش می‌شوند که می توانند ویژگی‏های ذرات معلق را تغییر دهند به طوری که آن‏ها تمایل به یکی شدن و تشکیل توده‌‏ای شدن را دارند و  به سرعت در حال غوطه‌وری هستند (12). این فرآیند انعقاد نامیده می‌شود. سوسپانسیون کلوئیدی[16] با بار منفی به طور معمول در طول تصفیه فیزیکی ته نشین و حذف نمی‌شوند؛ با این حال، می‏توان حذف آن‏ها را در هنگام استفاده از انعقاد ساده‏تر کرد. انعقاد با افزودن یو‏‏‏ن‏ها‏ی مثبت که دافعه- الکترواستاتیک بین ذرات را کاهش می‌دهند انجام می‏شود مارمگنه و کاسته (13) گزارش می‌دهند که حذف رنگ‏های گوگردی را می‌توان با بازدهی مناسب توسط انعقاد انجام داد. پساب به خوبی منعقد می‌شود و به علت تشکیل توده‌های جمع ‌شده‌ مناسب به آسانی ته نشست می‌شوند. شکل. 2 مسیر سنتز جاذب مغناطیسی و استفاده از آن‏ها به عنوان یک ابزار آسان برای حذف رنگ رانشان می‏دهد. کاهش COD (اکسیژن مورد نیاز شیمیایی) و رنگ می‏تواند به ترتیب به.9/83٪ و 1/96٪ برسد. انعقاد تحت تاثیر مواد شیمیایی، pH و دمای سیستم قرار می‌گیرد (14). لخته ‌سازی، ته‌نشینی و زلال‌سازی در تصفیه پساب رنگ گوگردی سیاه مشاهده می‌شود. تصفیه  با کلرید آهن و اسید هیدروکلریک به طور گسترده تر به دلیل اینکه مقادیر pH لخته سازی و ته نشینی سریع را در حین کاهش غلظت کلرید آهن افزایش می‌دهند، مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مورد، زلال‌سازی[17] و  ته نشینی تحت تاثیر مقادیر pH و افزودن مواد شیمیایی قرار می‌گیرند. هنگامی که مقدار pH کمتر از 8/7 است ته‏‌نشینی سریع است اما زلال‌سازی همیشه کامل نیست و کلرید آهن باید قبل از اسید اضافه شود. هنگامی که ابتدا اسید هیدروکلریک اضافه می‌شود، نه تنها سرعت ته ‌نشینی آهسته است، بلکه مقدار گوگرد آزاد شده نیز با افزایش مقدار اسید بیش‏تر می‌شود. تصفیه با سولفات آهن و اسید سولفوریک باعث زلال‌سازی کامل می‌شود اما ته نشینی را توسط کلرید آهن و اسید هیدروکلریک افزایش نمی‌دهد.

 مقدار منعقد کننده در حذف رنگ‏های سیاه گوگردی در پساب مهم است. اگر غلظت اولیه رنگ گوگردی سیاه 16 mg L-1 باشد، رنگ‌‏زدایی کامل را می‏توان با مقدار 0.2  mg L-1سولفات آهن به‏دست‏آورد. بهترین مقدار منعقد کننده سولفات آهن (FeSO4)  15/0mg L-1 و هیدروکسید کلسیم (Ca(OH)2) 05/0mg L-1  می‏باشد که می‏تواند به 99٪  حذف رنگ گوگردی سیاه برسد. حذف کامل رنگ حتی در 02/0mg L-1مقدار سولفات آهن (Fe2(SO4)3)  نیز به‏دست‏می‌آید. بهترین مقدار منعقد کننده سولفات آهن (Fe2(SO4)3) 15/0 mg L-1 و هیدروکسید کلسیم (Ca(OH)2) 1/0mg L-1  است که به حذف 5/99٪ رنگ گوگردی سیاه می‏رسد. ته نشینی با هیدروکسید کلسیم    به تنهایی بی‏اثر است. حتی با افزودن مقدار زیادی هیدروکسید کلسیم، حذف رنگ بهبود نمی‌یابد، و به جای آن، افزایش کدورت محلول مشاهده می‌شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل2- مسیر سنتز جاذب مغناطیسی و استفاده از آن‏ها به عنوان یک ابزار آسان برای حذف رنگ با کمک یک میدان مغناطیسی خارجی (12)

 

 

 

 

2-1-  فرآیندهای اکسیداسیون

  حذف رنگ به طور کلی زمانی موثر و نسبتا سریع است که ازون با رنگ گوگردی مورد استفاده قرار گیرد.

 فرآیند اکسیداسیون با ازون آبی تولید می‌کند که بی‏رنگ است، دارای COD کم، و مناسب برای تخلیه در محیط زیست و یا بازگشت برای استفاده مجدد. با استفاده از 9/50 mg L-1  ازن، حذف 46.8٪ COD  و 62٪ رنگ را باعث می‏شود، و  با استفاده از 7/92 mg L-1  ازون، حذف 83٪ COD و 5/95٪ رنگ اتفاق می‏افتد. یکی دیگر از فرآیندهای اکسیداسیون موثر، فرآیند اکسیداسیون پیشرفته (15،16) (AOP)  است. این فرآیند بر مبنای استفاده از سیستم /H2O2 اشعه ماوراء بنفش (UV) است و یکی از فناوری‏های در حال ظهور برای بررسی حجم زیادی از پساب‏‎های نساجی   در نظر گرفته می شود. رادیکال‏های آزاد هیدروکسید و سوپر اکسید بعد از فلوئور قوی‏ترین گونه اکسیدکننده محسوب می‌شوند و به شدت توسط این سیستم

 

 

تولید می شوند و به عنوان سایت‏های فعال در فرآیند به مولکول رنگ‏زا حمله کرده و باعث تخریب ساختار رنگ‏زا می‏شوند. در نتیجه رنگ‏بری کامل را تحقق می‌بخشد. علاوه بر این، فرآیند H2O2 UV/ در طول هر مرحله از تصفیه، هیچ نوع تشکیل لجنی وجود ندارد (17). در مورد تصفیه محلول رنگی رنگزای گوگردی آبی در یک سیستمH2O2/UV  ، آزمایشی که تحت شرایط مناسب انجام شد مقدار10 mL-1  از 9/3(wt.%) H2O2، pH 29/7، غلظت رنگ‏زای اولیه 70 mg L-1 و شدت UV برابر 45 وات بوده.  TOC (کل کربن محلول) قبل از فرآیند رنگ‏بری (700mg L-1) بوده و بعد از گذشت 5 ساعت، می‌توان مشاهده کرد TOC دارای 105 mg L-1 و راندمان حذف رنگ 85٪ است. اگرچه راندمان رنگ‏بری به 100٪ می‌رسد، خروج یا حذف TOC به این درصد نمی‌رسد. خروج TOC ناقص است در حالی‏که رنگ به طورکامل حذف شده است. این پدیده ممکن است ناشی از تخریب ماده رنگ‏زا باشد که باعث تشکیل ترکیبات حدواسط[18] می‏شود.

3-1-  فرآیندهای جذب سطحی

جذب سطحی برای حذف رنگ می‌تواند کروموفور رنگ را تغییر دهد و یا از بین ببرد. این فرآیند، کل مولکلول را حذف و هیچ چیزی در پساب باقی نمی‌گذارد. خاک‏های رس مواد اولیه کم هزینه ی مورد مصرف در سنتز زئولیت‏ها هستند که کاربرد وسیعی به‏عنوان کاتالیزور، جاذب و تبادل‌گرهای یونی داشته‌اند. این مواد جاذب برای جذب فلزات سنگین از پساب‏های آلوده بکار می‌روند. مواد معدنی رس مانند کائولینیت[19] و مونتموریلونیت[20] به عنوان جاذب برای رنگ‏ها استفاده می‏شوند (18). این رس‏ها بدون هیچ گونه اشباع هیدروژن مورد استفاده قرار می‌گیرند به طوری که در شرایط طبیعی تا آنجا که ممکن است شبیه سازی شده هستند. کائولینیت، رنگ کاتیونی متیلن بلو، را به میزان یکنواخت 16 mg L-1 جذب می‌کند در حالی که جذب توسط مونتموریلونیت نشان دهنده کاهش مداوم از 10 min-1 mg g1 در5 دقیقه اول به 55/0 min-1 mg g1 می‏رسد، در 1 ساعت بعد به 07/0 min-1  mg g1رسید. میزان جذب رنگ آنیونی، گوگردی آبی ، با مقادیر 3/2min-1  mg g1برای کائولینیت و 6/2 min-1  mg g1برای مونتموریلونیت بسیار پایین‏تر است. این تفاوت را می‏توان با ظرفیت تبادل آنیون نسبتا پایین‎تر از خاک رس توضیح داد. جالب توجه است که تبادل آنیون به سطح و لبه های ذرات رس محدود نمی‌شود، میزان جذب برای هر دو رس مشابه هستند و هیچ مرحله تبادل لایه میانی واسطه‌ای برای مونتموریلونیت وجود ندارد که این نکته در مورد تبادل کاتیونی با متیلن بلو هم مصداق دارد. کربن فعال کاربرد بیش‏تری از مواد جاذب دیگر در سیستم‏های جذب سطحی معمولی دارد (19). این کربن از انواع زیادی مواد اولیه کربنی مانند زغال سنگ (انتراسیت[21]، بتمنس[22]، زغال قهو‏ ای[23])، چوب، زغال سنگ نارس، و پوسته‌های نارگیل ساخته می‌شود. مزیت این جاذب  اتصال قوی آن با مواد آلی است. بنابراین، در تصفیه پساب‏های مملو از مواد آلی بسیار موثر است. با این حال،  گران است و بازیافت یا دفع کربن فعال پودرشده (PACS) دشوار است زیرا آن‏ها بسیار ریز هستند و می‏توانند برای مدت طولانی در آب تصفیه شده معلق باقی بمانند. مقدار بسیار کمی از کلرید پلی‌آلومینیوم[24] منعقد کننده را می‏توان برای حل این مشکل به محلول آبی رنگ‏زا اضافه کرد و رنگ‏بری را افزایش داد. لجن نهایی می‌تواند به سرعت در یک مخزن ته نشینی رسوب کند. استفاده مجدد و همچنین دفع مواد از سطح لجن به راحتی انجام می‏شود. شکل - 3 تصویر SEM کربن فعال که دارای سطحی متخلخل است را نشان می‏دهد.

 

 

شکل 3- تصویر(a)  SEM کربن فعال که دارای سطحی متخلخل است (19). (b)  طرحی از جذب مواد آلی توسط کربن فعال را نشان می‏دهد

 

 

 

کربن فعال گرانول[25] (GACs) را می‏توان در راکتور     جذب سطحی، که می‎‏تواند تثبیت شود طراحی کرد و       سطح گرانول تثبیت شده را می‏توان در صورت تمام شدن کربن با کربن تازه جایگزین کرد. اثربخشی فرآیند جذب کربن فعال با رنگ‏های گوناگون متفاوت است. میزان حذف بالا (بیش از90٪) با استفاده از کربن فعال برای رنگ‏های کاتیونی، ثابت کننده‌ها و اسید گزارش شده است. برای رنگ‏های مستقیم، پراکندها، گوگرد، راندمان متوسط (بیش از 40٪) است؛ و می‏توان با استفاده از مقدار بیش‏تر کربن فعال آن را بهبود بخشید. برای رنگ‏های vat، حذف رنگ بسیار آهسته (زیر20٪) است. در مورد رنگ‏های گوگردی، حذفCOD ، 5/45٪ و حذف رنگ 9/40٪ گزارش شده. سبز درخشان گوگردی GB را می‌توان بطور موثری با الکترولیز (الکترود اصلاح شده توسط کربن فعال (ACF)) تصفیه کرد. در شرایطی که غلظت رنگ اولیه 60 mg L-1، حذف رنگ و TOC به ترتیب بیش از 95٪ و تقریبا 70٪  هستند.   الکترولیز الکترود اصلاح شده توسط کربن فعال یک نوع از الکترود سه بعدی است که مساحت آن می‌تواند به  1000 m2 g-1 برسد. این ماده می‌تواند مقادیر نسبتا زیادی از آلاینده‌ها مانند تری هالومتان[26]، آترازین[27]، رنگ و مواد آلی طبیعی را جذب کنند  و یا با آن‏ها واکنش شیمیایی یا فیزیکی انجام می‏دهند. رنگ‏ها با ترکیب‏های  -C=O, -NH-وگروه‏های آروماتیک، و گروه‌های هیدروفوبیک همگی می توانند جذب شوند (20). یک فرآیند الکتروشیمیایی با کاتد CF کاهنده و یک آند Fe اکسنده می‏تواند پساب را به طور موثر رنگ‏زدایی کند. دو مکانیزم اصلی، تخریب و جذب سطحی در طول این تصفیه، عملکرد متفاوتی دارند. بعد از تولید مقدار معینی از انعقاد آهن لخته رخ می‌دهد و TOCو رنگ به سرعت خارج می‌شوند. هر چه مقدارTOCرنگ یک ماده رنگ‏زا بیش‏تر باشد، اثر جذب سطحی در حذف آن مهم‏تر است. رنگ‏های گوگردی vat دارای ساختارهای آزو و سولفید هستند. آن‏ها ترکیبات زیادی ازC=O, -NH-  و گروه‏های آروماتیک، و همچنین گروه‏های آبگریز دارند، و فاقد - SO3- ,-OH و دیگر گروه‏های آب‏دوست هستند. بنابراین، آن‏ها می‏توانند با آهن جذب ذرات Fe(OH)x شوند و مقادیرTOC /رنگ بالایی دارند.

4-1-فرآیندهای غشایی

اگرچه تکنیک‏های غشایی می‌توانند به کاهش سریع COD  برسند و رنگ‏ها ازغشا خارج می‌شوند، تشکیل بار گذاری ذرات که نیاز به دفع دارد درخور توجه است (13). انواع مختلف فرآیندهای غشایی برای بررسی رنگ‌های مختلف استفاده شده- است. میکروفیلتراسیون (MF) در حذف رنگ گوگردی ناموفق است. اولترافیلتراسیون (UF) به حذف رنگ کامل از رنگ گوگردی می‌رسد(13)، اما نیاز به مراقبت برای جلوگیری از گرفتگی غشا دارد که به نظر می‌رسد به سرعت در حال رخ دادن است. نانوفیلتراسیون (NF)  همچنین موجب حذف کامل رنگ گوگردی اما با رسوب غشایی کم‏تر می‌شود‌. خروج COD و رنگ به ترتیب 1/1٪ و 7/1٪ با استفاده از MF، 80٪ و 4/93٪ با استفاده از UF و 92٪ و 3/99٪ بوسیله NF گزارش شده. یک سیستم تصفیه معمولی متوالی برای استفاده مجدد از آب در یک صنعت نساجی که از NF استفاده می‌کند در شکل 4 نشان داده شده است. این سیستم امکان استفاده مجدد از آب فرآیند را آشکار می‌سازد.

 

 

شکل 4- روش متداول برای تصفیه آب در یک صنعت نساجی.

 

با این وجود، این روش، لجن اضافی تولید می‌کند و تلفات انرژی از جریان فرآیند داغ در مراحل مختلف تصفیه رخ می‌دهد. یکی از روش‌های پیشرفته، یک فرآیند برای تصفیه پساب رنگی در صنعت نساجی است که در شکل 5 نشان داده شده است. این فرآیند شامل پیش‏تصفیهMF ، حمام‌های پایانی و سپس واحد دوگانه NF است. این فرآیندها را می‏توان در دماهای بالا بهره‌ برداری کرد به طوری که نیاز به انرژی بیش‏تری برای پیش گرمایش تصفیه پساب نیست. در اولین واحد از یک غشای سست NF استفاده  می‌شود که بسیاری از بخش‏های آلی غیر از نمک‏های محلول را حفظ کرده است. واحد دوم از یک غشای NF سفت استفاده می‌شود که نفوذ کاهش می‏‎یابد و می‏تواند به طور مستقیم مورد استفاده مجدد قرار گیرد، و آب نمک تغلیظ شده تولید می‌کند که با تبلور غشاء تغذیه می شود. در این واحد، نمک ها برای استفاده در حمام رنگ جدید احیا و بازیافت می‏شوند‌. در رنگرزی گوگردی، رنگرزی پراکنده و رنگرزی رنگدانه، نخستین واحد NF جایگزین یک واحد UF شده است. غشای NF کتون سولفون اتر     [28](QAPPESK) با موفقیت در تصفیه پساب رنگ گوگردی سیاه و استفاده مجدد از نمک‏های معدنی استفاده شده است (7). این غشا عملکرد خوب با حذف رنگ، دفع نمک، و مقاومت حرارتی زیاد را نشان می‏دهد. با این حال، تغذیه یک قیف شنی و یک غشایPPESK UF  با PEG 10000 حذف 93٪ و جریان آب خالص از 183 L m-2 h-1 در 0.1 مگاپاسکال و˚C 20 پیش-تصفیه می‌شود که برای کاهش رسوب بالقوه مواد جامد معلق برای فرآیند طولانی مدت NF استفاده می شود. با استفاده از این غشا نمک‏هایی که در اصل از Na2S2O3 تشکیل شده -است، می‌توانند از غشاء عبور کنند، که تا حد زیادی فشار اسمزی را کاهش می‏دهد. بنابراین،Na2S2O3  و پساب تصفیه شده فرآیند غشا را می‏توان مورد استفاده مجدد قرار داد. بیش از L m-2 h-1 14.5 شار، 3/92٪ حذف رنگ، و 10٪ حذف نمک معدنی در این عملیات طولانی مدت در دمای 60 سانتی‏گراد مشاهده می‌شود علاوه بر این، شار تا تقریبا 25٪ بعد از 12 ساعت از عملیات کاهش می‌یابد که نشان می‏دهد غشای آبدوست مقاومت گرفتگی یا رسوب متفاوتی دارد.

 

 

شکل 5- سیستم پیشنهادی تصفیه آب یکپارچه با استفاده از غشا (خط کامل، جریان آب؛ خط چین، جریان انرژی):

(1) باید جایگزین UF در مورد رنگزای گوگردی و رنگزای دیسپرس شود. (2) برای رنگزای راکتیو، رنگزای کمپلکس فلز و رنگزای دندانه ای. (3) برای رنگزای vat و روش های دیگر که در آن از نمک استفاده نمی شود و (4) در بن بست بهره‌برداری می‌شود.


2-روش‌های بیولوژیک

توانایی میکروارگانیزم‏ها برای انجام رنگزدایی اخیرا بسیار مورد توجه قرار گرفته است. تصفیه پساب رنگی به روش بیولوژیکی روشی مقرون به صرفه برای تصفیه پساب است. باکتری‏ها میکروارگانیزم‏های مناسبی برای حذف انواع رنگ‏ها هستند. بسیاری از باکتری‏ها از جمله باکتری پسودوموناس[29]، باسیلوس[30] ، باکتری کلبسیلا پنومونیه[31]، باکتری لیوفیلیزه[32]، در رنگزدایی بکار می‌روند. شکل 6 نمونه ای از باکتری های که برای حذف رنگ‏ها استفاده می‏شود را نشان می‏دهد. مخمرها مزایای بسیاری نسبت به باکتری‏ها و قارچ‏های رشته‌ای دارند (21). آن‏ها نه تنها مانند باکتری‏ها به سرعت رشد می‌کنند بلکه مثل قارچ‏های رشته‌ای از توانایی مقاومت در برابر محیط‏های نامساعد نیز برخوردارند. علاوه بر این، مشخص  شده است که برخی مخمرها در تصفیه پساب‏های رنگی با استحکام زیاد مانند مخمرهای موجود در پساب صنعت خوراکی موثر هستند. میکروارگانیزم‏ها می‌توانند به طریق مختلفی با رنگ‏ها تعامل برقرار کنند.

 

 

 

شکل 6- تصویر(a) باکتری کلبسیلا پنومونیه و (b) باکتری باسیلوس که برای حذف رنگ ها ی صنعتی استفاده می‏شود را نشان می‏دهد

 

این روش‏ها می‌توانند شامل پیوند رنگ به سطح سلول از طریق پیوندهای یونی، هیدروفوبی و کووالانسی، انتقال رنگ به درون سلول، پیوند با آنزیم‏هایی که ویژگی‏های احیای رنگ‏ها را   تغییر می‌دهند، پیوند با آنزیم‏هایی که رنگ‏ها را تجزیه می‌کنند و انتقال رنگهای تخریب شده به خارج از سلولها میباشد. قارچها نقش ضروری در رنگزدایی پساب رنگ ایفا می‌کنند. مکانیزم رنگزدایی قارچی تابع حالت زندگی آنها از جمله حالات مرده یا زنده آن‏ها دارد. رنگ‏زدایی با سلول‏های زنده شامل مکانیزم‏های پیچیده نظیر اکسیدازهای[33] درون سلولی و برون سلولی و جذب زیستی ‌است (22). این سلول‏ها روابط نزدیکی با شرایط عملکرد از جمله شرایط تغذیه، غلظت پساب رنگی و سمی بودن آن دارند. مکانیزم اصلی این سلول‏ها تجزیه بیولوژیکی است. سلول‏های زنده می‌توانند برای لیگنین[34] مصنوعی و یا      رنگ‏های مصنوعی، آنزیم‌های لاکاز[35]  تغییر دهنده لیگنین، پراکسیداز منگنز[36] (MnP) و لیگنین پراکسیداز[37]  (LiP) تولید کنند.

لاکازها نقش مهمی در رنگ‏زدایی ایفا می‌کنند. آن‎‏ها کاتالیست اکسیداسیون تک الکترون از انواع ترکیبات آلی و معدنی را با استفاده از اکسیژن مولکولی به عنوان یک گیرنده الکترونی عمل کرده و رادیکال‏های فعال را که عامل تخریب مولکول‏های رنگ‏زا است را ایجاد می‏کنند. در رنگبری پساب صنعت نساجی، ارتباط بین لاکازها و ترکیبات واسطه مورد بررسی قرار گرفته است (23)لاکاز به تنهایی قادر به رنگبری این پساب نیست. با ترکیبات واسطه به‏همراه لاکازها می‌توانند رنگزدایی پساب را افزایش دهند. ترکیبات واسطه که ترکیباتی با وزن مولکولی کم هستند و می‌توانند به‏راحتی لاکاز اکسیده شوند، رادیکال‏های فعال تولید می‌کنند که به نوبه خود قبل از برگشتن به حالت اصلی خود، به لایه‌های تحتانی پیچیده‌تر حمله ‌می‌کنند. علاوه بر این، تاثیر لاکاز در اکسیداسیون و تخریب رنگها در رنگرزی پنبه با رنگهای گوگردی نشان داده شده است (24).  که یک کاتالیزور اکسایشی فعال است، برای اکسیداسیون رنگ گوگردی به‏عنوان جانشینی برای دی‌کرومات سمی مورد بررسی قرارگرفته است. برای سلول‏های مرده، تنها مکانیزم، جذب- زیستی می‏باشد که شامل پیوندهای فیزیکی وشیمیایی مانند جذب سطحی، رسوب گذاری و تبادل یون می‏باشد. استفاده از سلول‏های مرده راحت‏تر از کاربرد سلول‏های زنده است (25). سلول‏های مرده را می‌توان برای دوره‌های طولاتی‏تر نگهداری کرد، عمکرد آن‏ها و استفاده مجدد برای رنگبری ساده‏تر است. همچنین، زیست‏توده مرده را می‌توان از منابع صنعتی به صورت یک محصول پسماند از فرآیندهای تخمیر بدست آورد.

1-2-قارچریزوپوس[38]و باکتری آنابنا[39]

جاذب زیستی یک جایگزین ارزان‏‌تر برای فناوری‏های تبادل یون است. این روش استفاده محدودی در تولیدات صنعتی و تصفیه آلاینده‌های معمولی دارد. باکتری‌ها، سیانو باکتری‏ها، جلبک‏ها و قارچ‏ها در مطالعات جاذب زیستی بررسی شده است. خواص پیوندی این زیست توده‌ها را می‏توان با تصفیه‌های شیمیایی مانند تصفیه قلیایی بهبود داد. از آن‏جا که قابلیت پیوند برای یک ماده مفروض بسیار گزینشی است، جاذب زیستی  برای فرآیند تصفیه پیشنهاد شده است. نیاز به بازیافت و بازمصرف رنگ‏ها ضروری است زیرا بسیاری از رنگ‏ها نسبت به سایر مواد شیمیایی نسبتا گران هستند در نتیجه پیوند رنگ‏ها با لجن میکروبی در تجهیزات تصفیه پسماند مورد بررسی قرار گرفته است (26). فرآیند بازیافت را می‌توان در مراحل بسیاری از جمله انتقال پسماند رنگ به یک راکتور زیست توده، پیوند رنگ به زیست توده، شستشوی مواد بدون پیوند از راکتور، حذف رنگ از زیست توده با استخراج حلال، پالایش و تجمع رنگ، و بازمصرف رنگ بازیافت شده انجام داد. در این تحقیق، سی گونه قارچ و باکتری بر اساس راندمان پیوند لاکاز و رنگ  گوگردی سیاه طبقه بندی شدند. راندمان پیوند که بر حسب وزن واحد پیوند رنگ در هر وزن واحد زیست توده تعریف می‌شود از 006/0 تا 008/ 3 است. هر دو شکل مرده و زنده هر یک از گونه‌ها مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که انواع زیست توده زنده نسبتا موثرتر از زیست توده مرده هستند و 54٪ از 26 گونه پیوندی در حالت زنده موثرتر بودند. چند نوع زیست توده اصلا با این رنگ پیوند نداشتند. قارچ ریزوپوس و باکتری آنابنا زنده و مرده بهترین مواد پیوند‌ دهنده‌ رنگ  گوگردی سیاه هستند (26).

2-2-باکتری باسیلوسﺳﺮﺋﻮس

باسیلوس ﺳﺮﺋﻮس میکروارگانیسم اصلی مورد استفاده در لجن در طول فرآیندهای اکسیداسیون است. این یک کنسرسیوم میکروبی فعال در فرآیند اکسیداسیون است و برای کاهش نیترات مثبت است و باید به راکتور برگردانده شود. باسیلوس قادر است به طور هم‏زمان نیتریفیکاسیون[40] دی نیتریفیکاسیون هوازی انجام دهد و به طور مستقیم یا غیرمستقیم در حذف نیتروژن در تصفیه‌ خانه‌های پساب نقش دارند. علاوه بر این، باسیلوس ﺳﺮﺋﻮس با شماره  ATCC 55566 (W3)به عنوان جاذب زیستی رنگزای گوگردی سیاه از یک لایه تحتانی انتخاب شده است (27). این جاذب زیستی به کاهش غلظت رنگ سیاه‏گوگردی در لایه‌های تحتانی از طریق میکروارگانیزم‏ها اشاره دارد W3 .در خانواده باسیلوس طبقه‌بندی می‌شود که یک باکتریوم گرم مثبت است که فقط تحت شرایط هوازی رشد می‌کند؛ بهترین رشد را در pH 7 و pH 9 دارد و نمی‌تواند در  pH    5/3 یا 11 رشد کند.

در ازای 50 mg L-1 رنگ سیاه گوگردی، راندمان حذف رنگ سیاه گوگردی به 90٪ با 10 mg از سلول‏های خشک W3 بدست آمد. و با 100 mg از سلول‏های خشک W3 به 100٪ رسید. راندمان حذف گوگرد سیاه 10 mg از سلول‏های خشک W3 تقریباً زمانی تا 99٪ افزایش یافت که غلظت رنگ گوگردی سیاه از 10 به 200 mg L-1 افزایش یافت و هنگامی تا 60٪ کاهش یافت که غلظت گوگرد سیاه به 1000 mg L-1 افزایش یافت. در ازای 10 mg  W3 و 50 mg L- 1. رنگ گوگردی سیاه، راندمان حذف رنگ در محدوده دمای     4-60 درجه سانتی‏گراد تقریبا در 85-92٪ باقی ماند. راندمان حذف رنگ گوگرد سیاه تقریبا با افزایش pH از 7 به 11 کاهش یافت و سپس به طور چشم‏گیری با افزایش pH از 11 به 12 افزایش یافت (27).

3-2 -قارچ آسپرژیلوس ترئوس[41]SA3

قارچ ترئوسSA3  قارچی متعلق به جنس آسپرژیلوس و تقسیم‏بندی اصلی آسکومیکوتا[42] است. استفاده از گونه آسپرژیلوس برای رنگ‏زدایی مصنوعی رنگ‏های مختلف اخیراً مورد بررسی قرار گرفته است. تصفیه رنگ‏های سیاه گوگردی از پساب نساجی با قارچ ترئوسSA3  در یک بیوراکتور مخزن چرخان در مقیاس آزمایشگاه انجام شده است (28). نتایج نشان داد این سیستم در تصفیه این رنگ بسیار موثر بود. با غلظت 50 mg L-1 وHRT  (زمان ماند هیدرولیکی) 24ساعت ، حذف رنگ،BOD  و COD به ترتیب 5/84٪, 5/66٪ و 2/75٪ بودند. راندمان تصفیه راکتور با افزایش غلظت رنگ کاهش یافت. حذف رنگ با افزایش غلظت رنگ از 100 به mg L-1 500 از 1/80٪  به 1/30٪ کاهش یافت. حذفCOD با افزایش غلظت رنگ از 50 به 500 mg L-1 از 24/75٪ به 15/44٪ کاهش یافت. با حذف BOD ، هر چه میزان غلظت رنگ بیش‏تر باشد، راندمان حذف کم‏تر خواهد شد. حداکثر خروج BOD در 24ساعت HRT (زمان ماند هیدرولیکی) هنگامیکه غلظت رنگ 200 mg L-1 بود، 66.50٪ بود(28).

4-2- کنسرسیوم میکروبی گالاکتومایسیز[43]و گونه باسیلوس[44] VUS

ثابت شده است که  گالاکتومایسیز MTCC 1360 و باسیلوس VUS و در تخریب رنگ‏ها موثر هستند و کنسرسیوم این میکروارگانیزم‏ها برای فرآیندهای تخریب سریع‏تر مورد استفاده قرار گرفته‌اند.  این کنسرسیوم را می توان با انتقال زیست توده انتخاب شده از گالاکتومایسیز MTCC 1360 تحت شرایط استریل به یک توده حاوی باسیلوس VUS که به مدت 24 ساعت پروش یافته است آماده کرد (29).

 از آنجا که فرآیند تخریب رنگ وابسته به آنزیم است، کنسرسیوم‌ها اثرات هم‌افزایی را نشان می‌دهند و سوخت و ساز را برای تولید متابولیت‌های غیرسمی تغییر می‌دهند. تحت‏شرایط ثابت، در pH 9 و 50  درجه سانتی‏گراد، ثابت شد گالاکتومایسیز MTCC 1360 رنگ را به طور کامل (100٪) بعد از 12 ساعت رنگ‏زدایی حذف می‏کند در حالی‏که باسیلوس VUS قادر به رنگ‏زدایی این رنگ به طور ناقص (39٪) بعد از 24 ساعت فرآیند رنگ‏بری است (29).

با این وجود، تحت همین شرایطی این کنسرسیوم قادر به رنگ‏زدایی کامل حاوی رنگ گوگردی آبی درخشان G (100٪)  بعد از 5 ساعت است. زمان لازم برای کنسرسیوم گالاکتومایسیز جهت رنگ‏زدایی این رنگ با افزایش غلظت رنگ، بیش‏تر شد. با غلظت رنگ 50، 100 و200 mg L-1 ، زمان‏های لازم برای اینکه کنسرسیوم  گالاکتومایسیز رنگ را رنگ‏زدایی کند، به ترتیب 5، 9 و 36 ساعت بود.

5-2-باکتریاستنوتروفوموناس مالتوفیلیا AAP56 [45]

     سلول‌ها را می توان در یک ماتریس پلیمری، که به صورت کووالان به یک ماتریس پایه پیوند می‌خورند، به صورت کووالان از سلولی به سلول دیگر متصل می‌شوند، جذب یک پایه جامد می‌شوند، و یا به‏صورت توده جمع‌شده می‏باشند به دام انداخت. همچنین یک ماتریس تثبیت به شکل مهره می‏تواند در ستون‏های ثابت شده و یا در یک راکتور بستر سیال مورد استفاده قرار گیرد. مزایای این راکتورها شامل سرعت بالای واکنش، کاهش حداقل مواد مغذی، و ممانعت از تولید محصول، و انتقال جرم بهتر از طریق کاهش ویسکوزیته تغذیه و افزایش سرعت دیفرانسیل هستند. تثبیت سلول  با محبوس شدن سلول فرق دارد. سلول‏های تثبیت شده زمانی می‌توانند سلول‏های محبوس شده باشند که جذب مواد پایه شوند. استفاده از سلول‏های تثبیت شده مزایای زیادی بر فرآیندهای با زیست‏توده معلق دارد مانند: حفظ غلظت میکروارگانیزم بیش‏تر در راکتور، حفاظت از سلول‏ها در برابر لایه‌های تحتانی سمی و تفکیک زیست توده معلق از پساب مالتوفیلیا AAP56 یک باکتری جدا شده از خاک حاوی پسماند انگور تولید شده از صنعت شراب‏سازی در شهرستان کلیبای تونس، فعالیت‏های جالب توجهی را برای حذف رنگ از پساب صنعتی که سرشار از رنگ‏های گوگردی- سیاه (30) است نشان می‏دهد. این توانایی رنگزدایی باکتریایی تحت تاثیر محیط کشت قرار می‏گیرد و حذف به ترتیب 45، 14، 14، 19، و 8٪  رنگ را در 24 ساعت در محیط PYN حاوی 1٪ پپتون[46]، 1٪  NaCl و 0.5٪ عصاره مخمر، محیط PY حاوی 1٪ پپتون و 5/0٪ عصاره مخمر، محیط PN حاوی 1٪ پپتون و 1٪ نمک طعام)، محیط YN حاوی 5/0٪ عصاره مخمر و 1٪ NaCl، و محیط NG حاوی 1٪ NaCl  و 1٪ گلوکز را نشان می‌دهد. علاوه بر این، جانشینی عصاره مخمر در محیط LB  حاوی 10 g L-1،NaCl10, g L-1  پپتون پانکراس 5 g L-1 عصاره مخمر متشکل از آرد سویا، درصد رنگزدایی بهتری با حذف 70٪ رنگ در 24 ساعت، و حذف BOD و COD با مقدار تقریبا به ترتیب 28٪ و 23٪ را به خود اختصاص داد. به عبارت دیگر، هنگامی که این سلول‏های باکتریایی در اثر محبوس شدن در یک ژل تثبیت می‌شوند، حذف رنگ در 24 ساعت، 35/40٪ و 75٪ با مالتوفیلیا تثبیت شده با محبوس شدن در به ترتیب ژل پلی- آکریل آمید[47]، ژل آگار[48]، و ژل آلژینات[49] رخ می‌دهد. در مورد رنگ‏زدایی با مالتوفیلیا  AAP56تثبیت شده در یک راکتور ستون ثابت جریان بالا (DFCR) ، این فرآیند راکتور در حذف 82 درصد از رنگ پساب در 24 ساعت در زمانی که میزان رقیق‏سازی 0،3 1 h- و HRT 4،03 است، مناسب می‌باشد. نتایج ارایه شده با راکتور در مقیاس آزمایشگاهی، انگیزه‌ای برای مقیاس ‌بندی DFCR  تا سطح صنعتی است.

3-روش‌های ترکیبی

هر فرآیندی مزایا و معایب خاص خود را دارا است؛ بنابراین ترکیب‏های مختلفی برای تصفیه کارآمد پساب رنگی گوگردی بررسی شده‌اند. با ترکیب فرآیندهای انعقاد و غشا، پساب رنگ گوگردی سیاه از ابتدا با سولفات آلومینیوم و بعد از آن با میکروفیلتراسیون (MF) با استفاده از یک غشای سرامیکی پیش‏تصفیه می‌شود (31). سولفات آلومینیوم به عنوان منعقد کننده استفاده می‌شود و یک پلیمر به عنوان فلوکولان[50] مورد استفاده قرار می‌گیرد. لایه رویی پس از ته‌نشینی جمع‏آوری و با فرایند MF تصفیه می‌شود. بعد از گذشت 1ساعت، کدورت برای کاهش از 5912 NTU به 1.10 NTU مشاهده می‌شود و COD از 3910 mg L-1 به 700 mg L-1  کاهش می‏یابد. مقادیر حذف کدورت و COD به ترتیب بیش‏تر از 99٪ و 82٪ هستند و حذف رنگ برای پساب معقول است. در فرایند ترکیب دیگری، پساب گوگرد سیاه در ابتدا با یک جاذب پیش‏تصفیه شده و پس از آن در یک غشای- سرامیکی  تصفیه می شود (32). این جاذب زیست توده خشک شده از ریشه‏های سنبل آبی با نام علمی Eichhornia crassipes  است. این ریشه‌ها جمع آوری می‏شوند و به‏طور‏کامل در آب مقطر شسته می‌شوند تا هر گونه ناخالصی از بین برود. پودر زیست توده دارای چگالی حجمی 133 kg m-3، رطوبت 6/9٪، خاکستر 44٪، و اندازه ذرات 038/0 mm است. فرآیند MF تحت شرایط تغذیه مطلوب مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در شرایط مطلوب  pH 4 ومقدار جاذب 1  g L-هستند. اثر زمان با راه‌اندازی آزمایش با فشار ثابت مشاهده می‌شود. پس از 15 دقیقه، حذف رنگ،  COD و TSS به ترتیب 7/97٪، 66٪، و 94٪ می باشد. پس از 120 دقیقه، مقادیر حذف رنگ، COD، TSS به ترتیب به 5/98٪، 79٪ و 96٪ می‌رسد. شار تراوه در ابتدا 60 L m-2 h-1 است و پس از 120 دقیقه تا 43 L m-2 h-1 کاهش می یابد. کدورت تا زیر

1 NTU  کاهش می یابد.

4-حذف مواد سمی در فرآیندهای رنگرزی رنگزای گوگردی

مواد مضر اصلی در فرآیند رنگر‌زی گوگردی شامل عوامل کاهنده نظیر سولفید سدیم و عوامل اکسیداسیون مانند دی‏کرومات، پراکسید هیدروژن، و هیپوکلریت سدیم هستند. دی تیونات سدیم، دی اکسید تیواوره ، و کاهش کاتدیک غیرمستقیم به عنوان جایگزین‏هایی برای سولفید سدیم مورد مطالعه و آزمایش قرار گرفته‏اند. سولفید سدیم دلیل نتایج نانطلوب و هزینه بالاتر به طور معمول در صنعت نساجی استفاده نمی‏شوند. گلوکز، یک عامل کاهنده سازگار با محیط‏زیست، برای جایگزینی سولفید سدیم در فرآیندهای نساجی برای رنگرزی با رنگ‏های گوگردی و برای سفید کردن پارچه‏های پنبه‏ای انتخاب شده است. به کارگیری این عامل کاهنده جدید، پساب با کیفیت بهتر و نتایج قابل مقایسه از نظر غلظت رنگ و ثبات شستشو بدون کاهش قابل توجهی در استحکام کششی نسبت به سولفید سدیم  نشان داده است. این قند کاهنده غلظت بهینه‌ای بر اساس پتانسیل احیای خود دارد و منجر به جذب حداکثر رنگ با از دست دادن رنگ کم‏تر می‌شود. این پتانسیل احیا تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد. تصفیه مغناطیسی از مزایای فناوری و اقتصادی برای فناوری‌های نساجی است. این نوع تصفیه هم توانایی کاهش گلوکز و هم‏توانایی اکسیداسیون پراکسید هیدروژن و هیپوکلریت سدیم را افزایش می‏دهد. در رنگرزی پنبه با رنگ‌های گوگردی، استفاده از دی کرومات موجب سفتی پنبه رنگ‌ شده را با توجه به رسوب ترکیبات کروم بیش‏تر می‌کند و باعث تغییر گاه به گاه در ته رنگ و افزایش محتوای جامد پساب تخلیه شده می‌شود (24). در تلاش برای عنوان مثال با بهینه‌سازی بیش‏تر، ممکن است ترکیب قارچ آسپرژیلوس ترئوس SA3 و باکتری باسیلوس ﺳﺮﺋﻮس با تثبیت در بیوراکتور مفید باشد.

منابع

1-      E. Croissant, L.M.F. Bretonniere, S. Yoshioka, H.M. Tobin, Sulfur dyes, in: J. Senior, R.A. Guest, W.E. Wood (Eds.), Kirk–Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley, New York, 2000, pp. 215–216. pp. 1 and 18–19.

2-      G. Shankarling, R. Paul, J. Thampi, Novel dyes and commercial forms, Colourage 44 (1997) 71–74.

3-      C. Heid, K. Holoubek, R. Klein, Sulfur dyes – chemical constitution, in: K. Hunger (Ed.), Industrial Dyes: Chemistry, Properties, Applications, Wiley- VCH, Weinheim, 2003, pp. 215–216.

4-      C.A. Fewson, Biodegradation of xenobiotic and other persistent compounds: the causes of recalcitrance, Trends Biotechnol. 6 (1988) 148–153

5-      F. He, W. Hu, Y. Li, Biodegradation mechanisms and kinetics of azo dye 4BS by a microbial consortium, Chemosphere 57 (2004) 293–301.

6-      J. Robinson, Sulfur dyes and the environment, J. Soc. Dyers Colorists 111 (1995) 172–175.

7-      R. Han, S. Zhang, W. Zhao, X. Li, X. Jian, Treating sulfur black dye wastewaterwith quaternized poly (phthalazinone ether sulfone ketone) nanofiltration membranes, Sep. Purif. Technol. 67 (2009) 26–30.

8-      O.O. Ogunlaja, O. Aemere, Evaluating the efficiency of a textile wastewater treatment plant located in Oshodi (Lagos), African J. Pure Appl. Chem. 3 (2009) 189–196.

9-      Sodium thiosulfate, Material Safety Data Sheet, EUSA-180, September 2007, p. 1.

10-  Kim, T.H., Park, C., Shin, E.-B., Kim, S., 2002, Decolorization of disperse and reactive dyes by continuous electrocoagulation process, Desalination. 150, pp. 165–175.

11-  I.M. Banat, P. Nigam, D. Singh, R. Marchant, Microbial decolorization of textile-dye-containing effluents: a review, Biores. Technol. 58 (1996) 217– 227.

12-  Lili L., Xueling C., Yuqing W., Dawei L., Dandan H., Synthesis of organo-functionalized magnetic microspheres and application foranionic dye removal. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 44 (2013) 67–73.

13-  O. Marmagne, C. Coste, Color removal from textile plant effluents, Am. Dyest. Rep. 85 (1996) 15–21.

14-  W. Rudolfs, W.H. Baumgartner, Notes on Precipitation of Black Sulfur Dye Waste, New Jersey Agricultural Experiment Station, New Brunswick, NJ, USA, 1931.

15-  Lucas, M. S., Peres, J. A., Puma, G.L., 2011, Treatment of winery wastewater by ozone-based advanced oxidation processes (O3, O3/UV and O3/UV/H2O2) in a pilot-scale bubble column reactor and process economics, Separation and Purification Technology, 72, pp. 235–241.

16-  Katsoyiannis, I.A., Canonica, S., Gunten, U., 2011, Efficiency and energy requirements for the transformation of organic micropollutants by ozone, O3/H2O2 and UV/H2O2., Water Research, 46, pp. 3811–3822.

17-  Kim, I., Yamashita, N., Tanaka, H., 2009, Photodegradation of pharmaceuticals and personal care products during UV and UV/H2O2 treatments, Chemosphere, 77, pp. 518–525.

18-  V.V. Sethuraman, B.C. Raymahashay, Color removal by clays: kinetic study of adsorption of cationic and anionic dyes, Ind. J. Technol. 9 (1985) 643–649.

19-  K. L. M. Gleisy, S. D. Maria Angélica, L. Rafael, d. S. Edison Antonio, d. M. L. Oswaldo Curty, Dynamic isotherms of dye in activated carbon, Materials Research 3 (2008) 1516-1439.

20-  J. Jia, J. Yang, J. Liao, W. Wang, Z. Wang, Treatment of dyeing wastewater with ACF electrodes, Water Res. 33 (1999) 881–884.

21-  M. von Sperling, V.H. Freire, C.A. de Lemos Chernicharo, Performance evaluation of a UASB-activated sludge system treating municipal wastewater, Water Science and Technology 43 (2001) 323–328.

22-  Y. Fu, T. Viraraghavan, Fungal decolorization of dye wastewaters, Biores. Technol. 79 (2001) 251–262.

23-  M. Imran, M.J. Asad, S.H. Hadri, S. Mehmood, Production and industrial applications of laccase enzyme, J. Cell Mol. Biol. 10 (2012) 1–11.

24-  J.N. Chakraborty, G. Dhiman, Effectiveness of laccase in the oxidation and recovery of sulfur dyes, Text. Res. J. (published, online 26 July 2012)

25-  D. Brady, A. Stoll, J.R. Duncan, Biosorption of heavy metal cations by nonviable yeast biomass, Environ. Technol. 15 (1994) 429–438.

26-  J.K. Polman, C.R. Breckenridge, Biomass-mediated binding and recovery of textile dyes from waste effluents, Text. Chem. Colorists 28 (1996) 31–35.

27-  M.K. Keung, Bacterium useful in the removal of sulfur black dye from a substrate, US Patent No. 5610064, 1997.

28-  S. Andleeb, N. Atiq, M.I. Ali, R.R.U. Hussnain, M. Shafique, B. Ahmad, P.B. Ghumro, M. Hussain, A. Hameed, S. Ahmad, Biological treatment of textile effluent in stirred tank bioreactor, Int. J. Agric. Biol. 12 (2010) 256–260.

29-  S.U. Jadhav, M.U. Jadhav, A.N. Kagalkar, S.P. Govindwar, Decolorization of brilliant blue G dye mediated by degradation of the microbial consortium of Galactomyces geotrichum and Bacillus sp, J. Chin. Inst. Chem. Eng. 39 (2008) 563– 570.

30-  S. Galai, F. Limam, M.N. Marzouki, Decolorization of an industrial effluent by free and immobilized cells of Stenotrophomonas maltophilia AAP56: implementation of efficient down flow column reactor, World J. Microbiol. Biotechnol. 26 (2010) 1341–1347.

31-  B. Santhosh, Treatment of textile wastewater containing black sulfur dye using ceramic membrane based separation process, Scribd 2011.

32-  B. Santhosh, Potential use of Eichhornia crassipes for treatment of highly toxicsulfur black effluent, Scribd2011.

 


[1]- استادیار، گروه کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران.*(مسئول مکاتبات)

[2]- دانشجوی دکتری، گروه پژوهشی رنگ و محیط زیست، موسسه پژوهشی علوم وفناوری رنگ، تهران.

[3]- Protozoans

[4]- Membrane Filtration

[5]- Coagulation/Flocculation

[6]- Precipitation

[7]- Flotation

[8]- Adsorption

[9]- Ion exchange

[10]- Ion pair Extraction

[11]- Mineralization

[12]- Ultrasonic

[13]- Electrolysis

[14]- Chemical Reduction

[15]- Advanced Chemical Oxidation

[16]- Colloidal Suspensions

[17]- Clarification

[18]- Intermediate Compounds

[19]- Kaolinite

[20]- Montmorillonite

[21]- Anthracite

[22]- Bituminous

[23]- Lignite

[24]- Polyaluminum chloride

[25]- Granular Activated Carbons

[26]- Trihalomethanes

[27]- Atrazine

[28]- Ether Sulfone Ketone

[29]- Pseudomonas

[30]- Bacillus sp

[31]- Klebsiella Pneumoniae

[32]- Lyophilized

[33]- Oxidases

[34]- Lignin

[35]- Laccases

[36]- Manganese Peroxidase

[37]- Lignin Peroxidase

[38]- Rhizopus Oryzae

[39]- Anabaena

[40]- Nitrification

 

[41]- Fungal Isolate Aspergillus Terreus SA3

[42]- Ascomycota

[43]- Galactomyces

[44]- Bacillus. VUS

[45]- Stenotrophomonas Maltophilia AAP56

[46]- Peptone

[47]- Polyacrylamidegel

[48]- Agar gel

[49]- Alginate gel

[50]- Flocculant

مراجع

1-      E. Croissant, L.M.F. Bretonniere, S. Yoshioka, H.M. Tobin, Sulfur dyes, in: J. Senior, R.A. Guest, W.E. Wood (Eds.), Kirk–Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley, New York, 2000, pp. 215–216. pp. 1 and 18–19.

2-      G. Shankarling, R. Paul, J. Thampi, Novel dyes and commercial forms, Colourage 44 (1997) 71–74.

3-      C. Heid, K. Holoubek, R. Klein, Sulfur dyes – chemical constitution, in: K. Hunger (Ed.), Industrial Dyes: Chemistry, Properties, Applications, Wiley- VCH, Weinheim, 2003, pp. 215–216.

4-      C.A. Fewson, Biodegradation of xenobiotic and other persistent compounds: the causes of recalcitrance, Trends Biotechnol. 6 (1988) 148–153

5-      F. He, W. Hu, Y. Li, Biodegradation mechanisms and kinetics of azo dye 4BS by a microbial consortium, Chemosphere 57 (2004) 293–301.

6-      J. Robinson, Sulfur dyes and the environment, J. Soc. Dyers Colorists 111 (1995) 172–175.

7-      R. Han, S. Zhang, W. Zhao, X. Li, X. Jian, Treating sulfur black dye wastewaterwith quaternized poly (phthalazinone ether sulfone ketone) nanofiltration membranes, Sep. Purif. Technol. 67 (2009) 26–30.

8-      O.O. Ogunlaja, O. Aemere, Evaluating the efficiency of a textile wastewater treatment plant located in Oshodi (Lagos), African J. Pure Appl. Chem. 3 (2009) 189–196.

9-      Sodium thiosulfate, Material Safety Data Sheet, EUSA-180, September 2007, p. 1.

10-  Kim, T.H., Park, C., Shin, E.-B., Kim, S., 2002, Decolorization of disperse and reactive dyes by continuous electrocoagulation process, Desalination. 150, pp. 165–175.

11-  I.M. Banat, P. Nigam, D. Singh, R. Marchant, Microbial decolorization of textile-dye-containing effluents: a review, Biores. Technol. 58 (1996) 217– 227.

12-  Lili L., Xueling C., Yuqing W., Dawei L., Dandan H., Synthesis of organo-functionalized magnetic microspheres and application foranionic dye removal. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 44 (2013) 67–73.

13-  O. Marmagne, C. Coste, Color removal from textile plant effluents, Am. Dyest. Rep. 85 (1996) 15–21.

14-  W. Rudolfs, W.H. Baumgartner, Notes on Precipitation of Black Sulfur Dye Waste, New Jersey Agricultural Experiment Station, New Brunswick, NJ, USA, 1931.

15-  Lucas, M. S., Peres, J. A., Puma, G.L., 2011, Treatment of winery wastewater by ozone-based advanced oxidation processes (O3, O3/UV and O3/UV/H2O2) in a pilot-scale bubble column reactor and process economics, Separation and Purification Technology, 72, pp. 235–241.

16-  Katsoyiannis, I.A., Canonica, S., Gunten, U., 2011, Efficiency and energy requirements for the transformation of organic micropollutants by ozone, O3/H2O2 and UV/H2O2., Water Research, 46, pp. 3811–3822.

17-  Kim, I., Yamashita, N., Tanaka, H., 2009, Photodegradation of pharmaceuticals and personal care products during UV and UV/H2O2 treatments, Chemosphere, 77, pp. 518–525.

18-  V.V. Sethuraman, B.C. Raymahashay, Color removal by clays: kinetic study of adsorption of cationic and anionic dyes, Ind. J. Technol. 9 (1985) 643–649.

19-  K. L. M. Gleisy, S. D. Maria Angélica, L. Rafael, d. S. Edison Antonio, d. M. L. Oswaldo Curty, Dynamic isotherms of dye in activated carbon, Materials Research 3 (2008) 1516-1439.

20-  J. Jia, J. Yang, J. Liao, W. Wang, Z. Wang, Treatment of dyeing wastewater with ACF electrodes, Water Res. 33 (1999) 881–884.

21-  M. von Sperling, V.H. Freire, C.A. de Lemos Chernicharo, Performance evaluation of a UASB-activated sludge system treating municipal wastewater, Water Science and Technology 43 (2001) 323–328.

22-  Y. Fu, T. Viraraghavan, Fungal decolorization of dye wastewaters, Biores. Technol. 79 (2001) 251–262.

23-  M. Imran, M.J. Asad, S.H. Hadri, S. Mehmood, Production and industrial applications of laccase enzyme, J. Cell Mol. Biol. 10 (2012) 1–11.

24-  J.N. Chakraborty, G. Dhiman, Effectiveness of laccase in the oxidation and recovery of sulfur dyes, Text. Res. J. (published, online 26 July 2012)

25-  D. Brady, A. Stoll, J.R. Duncan, Biosorption of heavy metal cations by nonviable yeast biomass, Environ. Technol. 15 (1994) 429–438.

26-  J.K. Polman, C.R. Breckenridge, Biomass-mediated binding and recovery of textile dyes from waste effluents, Text. Chem. Colorists 28 (1996) 31–35.

27-  M.K. Keung, Bacterium useful in the removal of sulfur black dye from a substrate, US Patent No. 5610064, 1997.

28-  S. Andleeb, N. Atiq, M.I. Ali, R.R.U. Hussnain, M. Shafique, B. Ahmad, P.B. Ghumro, M. Hussain, A. Hameed, S. Ahmad, Biological treatment of textile effluent in stirred tank bioreactor, Int. J. Agric. Biol. 12 (2010) 256–260.

29-  S.U. Jadhav, M.U. Jadhav, A.N. Kagalkar, S.P. Govindwar, Decolorization of brilliant blue G dye mediated by degradation of the microbial consortium of Galactomyces geotrichum and Bacillus sp, J. Chin. Inst. Chem. Eng. 39 (2008) 563– 570.

30-  S. Galai, F. Limam, M.N. Marzouki, Decolorization of an industrial effluent by free and immobilized cells of Stenotrophomonas maltophilia AAP56: implementation of efficient down flow column reactor, World J. Microbiol. Biotechnol. 26 (2010) 1341–1347.

31-  B. Santhosh, Treatment of textile wastewater containing black sulfur dye using ceramic membrane based separation process, Scribd 2011.

32-  B. Santhosh, Potential use of Eichhornia crassipes for treatment of highly toxicsulfur black effluent, Scribd2011.

 

فایل ها

اشتراک گذاری

ارجاع به این مقاله

آمار