تمت العديد من الأبحاث الدراسية على تطبيقات ازالة اللون و متطلب الأكسجين الكيمائي من المياه التي تحتوي علي صبغة الأسود التفاعلي 5 (RB-5) وذلك باستخدام نظام الاوزون .
وقد أجريت تلك الابحاث فى كل من :
- قسم الهندسة البيئية ، كليه الشؤون المدنية والبيئة
- المعهد الهندسي ، باندونغ ، باندونغ ، اندونيسيا
- فريق بحوث هندسه المياه والصرف الصحي ، الهندسة البيئية
- الاداره ، المعهد الأول في باندونغ ، باندونغ ، اندونيسيا
- مركز بحوث العلوم البيولوجية والتكنولوجيا الحيوية ، المعهد العلمي في باندونغ ، اندونيسيا
نبذة مختصرة : ينتج عن الصناعات النسيجية كميات هائلة من المياه العادمة التى تحتوى على فضلات الصناعة ملونة و تحتوى على مجموعة متنوعة بمختلف التركيزات من الاصباغ والالوان المستخدمة فى الصناعة .
نظرا لارتفاع تركيزات المواد العضوية فى النفايات السائلة مع زيادة استخدام الاصباغ الاصطناعية الحديثة عن صورتها التقليدية وعدم فعالية اساليب المعالجة البيولوجية التقليدية مع أساليب العلاج الغير فعاله لإزاله الألوان بشكل كامل والتحلل العضوى اللازم . ومن ناحية اخرى فإن المعالجة الفيزيائية-الكيميائية قد تكون مدمرة ومسيئة للبيئة فى بعض الاحيان مرتبطا بمراحل تراكب الملوثات .
لذلك عمل العلماء على البحث فى حلول لازالة اللون الناتج من المواد الكيميائية , متطلب الأكسجين الكيمائي عن طريق الاوكسجين وذلك بتطبيق تجارب على عينات المياه التى تم اخذها وتعريضها للمعالجة بكميات مختلفة من تركيزات الاوزون من 1.16 ؛ 3.81 ؛ 18.79 ؛ و 40.88 ملى جم/دقيقه استخدمت في التجربة.
وكانت مياه الفضلات المتنوعة التي تحتوي علي الأسود التفاعلي (RB-5) تركيزات 40 ملى جم/لتر ، 100 ملى جم/لتر
وأظهرت نتائج البحوث اعلي كفاءه إزاله ألوان من 96.9 ٪ وقد تحقق بعد 5 ساعات وقت الحضانة ، في حين ان اعلي كفاءه إزاله متطلب الأكسجين الكيمائي COD من77.5% تم تحقيقه بعد ساعتين من وقت الحضانة.
المقدمة : تحتل اندونيسيا المرتبة الاولي بين أكبر عشره دول منتجه للمنسوجات في العالم وثاني أكبر في جنوب شرق اسيا مع أكثر من 4500 شركة , وتعتبر صناعه المنسوجات والملابس هي واحده من أقدم الصناعات في اندونيسيا ومركز للوظائف مع حلول عام 2030 تهدف الحكومة لزيادة قيمة الدولة من المنسوجات والملابس مما يعني ان هذه الصناعة ستسهم بنحو 5 % في الصادرات العالمية.
وعلي الرغم من ان قطاع المنسوجات هو القطاع المزدهر في الاقتصاد ولكن المشكلة الأكثر اهميه هي
الأثر الجانبي لهذه الصناعات. وتميز عمليه تصنيع المنسوجات بارتفاع استهلاك الموارد مثل المياه والوقود ومجموعه متنوعة من المواد الكيميائية مع كثرة النفايات الناتجة من تلك الصناعة تؤدي الممارسات الشائعة لكفاءة العمليات المنخفضة إلى هدرا كبيرا في الموارد واضرارا جسيمه بالبيئة الرئيسية. تلك المشاكل المرتبطة بصناعه النسيج هي عاده المرتبطة بتلوث المسطح المائي بسبب تصريف الفضلات السائلة غير المعالجة فيه .
فأثناء عملية الإنتاج ،تستخدم أنواع مختلفه من المواد الكيميائية مثل الأحماض القوية ، والقلويات القوية
والمركبات المكلوره غير العضوية ، ونقص الكلور في الصوديوم ، والمركب العضوي مثل ماده الصبغ ، عامل التبييض ، التشطيبات الكيميائية ، النشا، المواد المثخنة، المواد الكيميائية النشطة السطحية ، عوامل الترطيب وأملاح المعادن. وتستخدم الاصباغ المختلفة خلال مرحله الصباغة لتلوين المنسوجات مع استخدام الوان متعددة لتحسين أفضل المنتجات وبذلك تستهلك كميات كبيره من المياه وتنتج كميات أكبر من المياه العادمة من خطوات مختلفه في الصباغة وغالبا ما تكون المياه المستعملة من وحدات الطباعة والصباغة الغنيه بالألوان ، وتحتوي علي بقايا الأصباغ والمواد الكيميائية المتفاعلة ، مثل المكونات المعقدة ، والعديد من complex components, many aerosols, high COD وايضا BOD
وأكثر من ذلك بكثير لذلك يصعب تحلل المياه العادمة السائلة و قد يؤدي إلى مشكله بيئية مثل المغذيات في استقبال المسطحات المائية و المخاوف البيئية بشأن السمية المحتملة والمسرطنة لبعض الاصباغ العضوية التى تعمل على انخفاض الرؤية بحيث يصعب الاختراق الضوئي والنشاط الضوئي ، مما تسبب في انخفاض الأوكسجين المذاب في المسطحات المائية
وقد استخدمت أساليب عديده مثل المعالجة البيولوجية والفيزيائية والكيميائية للمواد الصبغية التى تحتوي علي مياه الفضلات. ومن بين هذه التقنيات العلاجية ، الحماة المنشطة ، والتفاعل الرخو ، الامتزاز هي الأساليب الأكثر شيوعا في اندونيسيا. عمليات المعالجة البيولوجية كثيرا ما تستخدم لعلاج النفايات السائلة لصناعة النسيج. ومع ذلك ، لا يتم إزاله اللون بسهوله من الجراثيم القائمة علي عمليات العلاج. ولذلك ، ونظرا للآثار البيئية والقيود علي كل من أعلاه. كان لابد البحث عن الجمع بين واحده من أساليب العلاج البيولوجي مع غيرها وهناك حاجه إلى تقنيات مثل الاكسده الكيميائية لضمان اتباع نهج فعال من حيث التكلفة وأفضل طرق التكنولوجيا التي من الصعب ان تتحلل الاصباغ/المواد الكيميائية ومعالجه ومكافحه التلوث.
وكان الهدف من البحث التخلص من الاصباغ في مياه الفضلات النسيجية عن طريق بعض الأساليب التي تعزز المعالجة البيولوجية وقابليه تحلل العناصر العضوية مثل الأوزون.
المواد المستخدمة:
- تم الحصول علي صبغه الأسود (RB-5) التفاعلية من البراتاكيم. وتمت إذابه الصبغة في الماء المقطر إلى تركيز معين لمحاكاة مياه الفضلات المتوقعة من صناعة النسيج .
- تم إنتاج الأوزون بواسطة مولد الأوزون من نوع الكورونا (RSO25) مع الهواء الجاف
- أجريت تجارب في درجه حرارة الغرفة ولم يوفر اي تبريد للمفاعلات.
نبذة عن الإجراءات والتحليلات التجريبية :
- حجم المفاعل 2 لتر .
- ينتج O3 من الهواء المجفف مع الناتج O3 من 1.16 ,3.81 , 18.79و 40.88 ملى غرام /دقيقه ومعدل التدفق من مجرى الغاز 0.6 , 1.4 , 2:4 لتر / الدقيقة
- تقاس جرعه الأوزون بواسطة iodometry طريقه القياس بالأساس باخذ التركيز الاولي RB-5 المستخدمة في هذه الدراسة كان40 ملى غرام/لتر ، و 100 ملى غرام/لتروالتى تضاف لمحاكاة المحتوي العضوي للمياه العادمة لصناعة النسيج خلال التجارب ، أخذ العينات في نظام الدفعات في الوقت العادي فواصل لقياسات COD والألوان وفقا للطرق القياسية لفحص المياه والصرف الصحي.
النتائج والمناقشات :
إزالة اللون :
- إزاله الالوان مع التغيرات المختلفة في تركيز الصبغة وتظهر التغييرات في تركيز الصبغة واللون من التركيز الاولى 5-40 ملى جم/لتر بعد الأوزون ، مبينه في الشكل 2
- كانت إزاله الألوان سريعة جدا خلال أول 60 دقيقه باستثناء الجرعات 1.16 ملى جم/دقيقه وكان معدل المحاباة الاوليه اعلي بالنسبة لجرعات الأوزون الأعلى. وقت المعالجة 15 دقيقه .
- وكانت إزاله ألوان حوالي 40 % لجرعات الأوزون 1.16 و 3.81 ملى جم/دقيقه ، وأكثر من 60 % بالنسبة لجرعات الأوزون من 18.79 و 40.88 ملى جم/دقيقة. تم الحصول علي نتيجة مماثله بواسطة 50 ملى جم /لتر
- التغيرات في تركيز الصبغة وإزاله ألوان من التركيز الاولي من النسبة العادية5-100 ملى جم/لتر
- بعد الأوزون في الشكل 2 (السفلي). مع جرعات الأوزون من 40.88 ملى جم/دقيقه ، وأفضل كفاءه لإزاله اللون هو 96.9 ٪ في 300 دقيقه حضانة الوقت.
- وتتطابق كفاءه إزاله الألوان مع جرعات الأوزون التي تبلغ 1.16 ملى جم/دقيقه مع 87.5 %. وزادت كفاءه إنهاء التلوث مع زيادة في جرعه الأوزون.
- وأظهرت النتائج التي تم الحصول عليها في هذه الدراسة ان اللون يختفي تماما تقريبا ل 40-60 دقيقه ملى جم/لتر RB-5 المجلس الوطني الأول.) و 150 دقيقه (100 ملى جم/لتر RB-5 الاوليه) من الأوزون ، مما يجعلها واعده.
الشكل 2 كفاءه إزاله ألوان 40 ملى جم/لتر (العلوي) و 100 ملى جم/لتر (اقل) التركيز الاولي RB-5 دالة على الأوزون.
- تستخدم كمياه خام لتطبيق الإنتاج الأنظف للتحليلمقابل أمتصاص طيف الاشعه فوق البنفسجية
المعالجة من النسبة العادية RB-5 أظهرت ان انهيار الهيكل الكيميائي حدثت اثناء العملية. ومع ذلك ، المنتجات التي تنتجها تتطلب المزيد من العلاج لكمالية عملية التحلل ويعتبر اضمحلال الامتصاص في منطقه الاشعه فوق البنفسجية دليلا علي التحلل
الشكل 3 صوره بصريه لتدرج اللون من RB-5 (العليا: 40 ملى جم/لتر واقل: 100 ملى جم/لتر الاوليه التركيز) كوظيفة علاج الأوزون مع جرعه من 40.88 ملى جم /دقيقه.
وأجريت معالجه المياه المستعملة في صناعة المنسوجات باضافه 100 ملجم/لتر RB-5 مع 1 جم/لتر من النشا في المفاعل والأوزون لمده 120 دقيقه حضانة. بعد فتره الحضانة ، معدل تحلل ألوان إبطا بالمقارنة مع RB-5 دون أضافه النشاء. وجود المواد العضوية في المياه المستعملة تجعل معدل كفاءه إزاله الألوان ينخفض من 90 % إلى 75 % (الشكل 4).
- إزاله COD :
- الأكسجين الكيميائى المطلوب هو المعامل المتغير الشائع المستخدم لتوصيف المادة العضوية
و موجود في مياه المستخرجة بعد صناعة المنسوجات
- هذا يعتمد علي الاصباغ المستخدمة في عمليه الإنتاج.
- قابلية التحلل البيولوجى
- * وقد أجريت التحلل البيولوجى لعينة مياه الناتجة من الصناعات النسيجية التي تحتوي علي الصبغة العادية RB-5 مع العناصرالعضويه.* علي الرغم من عدم تحديد النواتج المتحولة ، فان التحلل الناتج من RB-5 إلى أخرى من قبل المنتجات التى تم رصدها من قبل التغيير في درجه الاكسده.
* أظهرت نتائج البحوث ان تم زيادة قيم BOD5/COD من RB-5 المخلوط معهم كعلاجات فى وجود عملية الأوزون الشكل5
* يشير ذلك إلى ان التقسيم الجزئي للمجمع إلى مركب ابسط يحدث بعد عمليه الاوزون ، مما يجعلها أكثر سهوله و مناسبه لمعالجه العملية البيولوجية.
الشكل 5 تغير مؤشر قابليه التحلل الإحيائي (BOD5/COD) اثناء الأوزون الخاص بالRB5.
- الخاتمة :
تم تصميم انظمة معالجه الأوزون والتي تم تقديمها علي نطاق معملى مع صبغة RB-5 لتقييم المعالجة
على أوجه كفاءة بنظام لإزاله الألوان و COD. وتشير النتائج إلى ان الأوزون يظهر الكفاءة الواعدة في إزاله كل من اللون وCOD. ونظرا لان نظام الأوزون يمثل التكلفة بدلا من التحلل في نهاية المطاف لاستكمال تمعدن المركبات العضوية والأفضل من ذلك هو توزيع المركبات القابلة للتحلل بسهوله أكبر. بعد الاكسده الجزئية من قبل يمكن استخدام الأوزون والعملية البيولوجية التي تستخدم الكائنات المجهرية في عمليه ما بعد المعالجة التمعدن الكامل للصبغة والعناصر العضوية في مياه الفضلات.
ولذلك ، فان استخدام الأوزون بالاضافه إلى عمليه التحلل البيولوجي ، قد توفر عمليه أكثر اقتصادا وفعالية في معالجه المياه الناتجة من الصناعات النسيجية ذات الألوان العالية.
بحث مترجم بواسطة
كيميائية / رشا إسماعيل
تمهيدي ماجستير كيمياء تحليلية
نبذة عن الإجراءات والتحليلات التجريبية :
