مرجع تخصصی آب و فاضلاب

حذف دترجنت‌ها (شوینده‌ها) از آب و فاضلاب به دلیل اثرات نامطلوبی مانند ایجاد کف، سمیت برای آبزیان و اختلال در فرآیندهای تصفیه، از اهمیت بالایی برخوردار است. دترجنت‌ها معمولاً از سورفکتانت‌ها (مواد فعال سطحی) تشکیل شده‌اند که به دو دسته آنیونی (مانند سدیم لوریل سولفات) و غیرآنیونی (مانند اتوکسیلات) تقسیم می‌شوند. در ادامه روش‌های سنتی و نوین حذف دترجنت، بهینه‌سازی، فرمول‌ها و ساختارهای اجرایی ارائه می‌شود:

روش‌های سنتی حذف دترجنت:

۱. انعقاد و لخته‌سازی (Coagulation & Flocculation):

• استفاده از مواد شیمیایی مانند آلوم (Al₂(SO₄)₃) یا کلرید فریک (FeCl₃) برای خنثی‌سازی بار سطحی دترجنت‌ها و تشکیل لخته.

• فرمول واکنش:

  Al-دترجنت↓→Al3++دترجنت−

• مزایا: کاهش ذرات معلق و کف.

• معایب: تولید لجن و نیاز به دفع مواد شیمیایی.

۲. جذب سطحی (Adsorption):

• استفاده از کربن فعال یا زئولیت‌ها برای جذب دترجنت‌ها.

• مکانیسم: جذب از طریق نیروهای واندروالسی و پیوند هیدروژنی.

• مزایا: مناسب برای غلظت‌های پایین.

• معایب: اشباع سریع جاذب و نیاز به احیای دوره‌ای.

۳. تصفیه بیولوژیکی (Biological Treatment):

• استفاده از باکتری‌های هوازی (مانند Pseudomonas) برای تجزیه دترجنت‌های زیست‌تخریب‌پذیر.

• فرمول تجزیه:

  ​ CO2​+H2​O+زیست‌توده →میکروب‌ها-- دترجنت+O2 ​

• مزایا: سازگار با محیط زیست.

• معایب: عدم کارایی برای دترجنت‌های مقاوم.

روش‌های نوین حذف دترجنت:

۱. فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs):

• استفاده از ترکیب ازن (O₃)، پراکسید هیدروژن (H₂O₂) و اشعه UV برای تولید رادیکال‌های هیدروکسیل (•OH) که دترجنت‌ها را تجزیه می‌کنند.

• فرمول واکنش:

  محصولات بی‌خطر+•OH→CO2​+H2​O+دترجنت

• مزایا: تجزیه کامل و کاهش ترکیبات سمی.

۲. فناوری غشایی (Membrane Technology):

• اسمز معکوس (RO) و اولترافیلتراسیون (UF):

  • جداسازی دترجنت‌ها بر اساس اندازه مولکولی و بار الکتریکی.

  • بازده: ۹۵–۹۹٪ حذف دترجنت.

• مزایا: مناسب برای سیستم‌های صنعتی.

• معایب: هزینه بالای انرژی و گرفتگی غشاها.

۳. نانو جاذب‌های مغناطیسی (Magnetic Nanoadsorbents):

• استفاده از نانوذرات Fe₃O₄ اصلاح‌شده با گروه‌های عاملی (-NH₂، -COOH) برای جذب انتخابی دترجنت.

• مزایا: ظرفیت جذب بالا (~۲۰۰ mg/g) و امکان بازیابی جاذب با میدان مغناطیسی.

۴. الکتروکواگولاسیون (Electrocoagulation):

• استفاده از الکترودهای آهن یا آلومینیوم و جریان الکتریکی برای تولید هیدروکسیدهای فلزی که دترجنت‌ها را جذب می‌کنند.

• فرمول واکنش:

  −Fe→Fe2++2e
• Fe-دترجنت↓→ +Fe2+دترجنت

بهینه‌سازی روش‌ها:

• pH:

  • انعقاد: pH ~۶–۷ برای آلوم و ~۴–۵ برای کلرید فریک.

  • AOPs: pH ~۳–۵ برای افزایش تولید رادیکال‌های •OH.

• دوز مواد شیمیایی: ۵۰–۲۰۰ mg/L آلوم یا FeCl₃ بسته به غلظت دترجنت.

• زمان تماس: ۳۰–۶۰ دقیقه برای اکسیداسیون و ۲–۴ ساعت برای جذب سطحی.

• ولتاژ در الکتروکواگولاسیون: ۱۰–۳۰ ولت.

فرمول‌های کلیدی:

• ایزوترم جذب فروندلیش:

• ln⁡qe=ln⁡KF+(1/n)ln⁡Ce​

• • qe​: ظرفیت جذب (mg/g)، Ce​: غلظت تعادلی (mg/L).

• نرخ تجزیه در AOPs:

  r=k[دترجنت][•OH]

ساخت و اجرا:

۱. طراحی سیستم:

• صنایع شوینده: ترکیب انعقاد + AOPs + فیلتراسیون غشایی.

• فاضلاب شهری: استفاده از بیوراکتورهای هوازی + جذب سطحی.
  ۲. مواد و تجهیزات:

• مواد شیمیایی (آلوم، H₂O₂)، نانوذرات Fe₃O₄، غشاهای UF/RO، ژنراتورهای ازن.
  ۳. نصب و راه‌اندازی:

• ساخت مخازن انعقاد، نصب سیستم‌های UV/Ozone، و راه‌اندازی بیوراکتورها.

• استفاده از سنسورهای pH و TOC برای مانیتورینگ.
  ۴. نگهداری:

• تعویض غشاها، احیای جاذب‌ها و مدیریت لجن‌های شیمیایی.

نتیجه‌گیری:

روش‌های سنتی مانند انعقاد و جذب سطحی به دلیل سادگی و هزینه پایین، هنوز در صنایع کوچک استفاده می‌شوند. اما روش‌های نوین مانند AOPs، نانو جاذب‌ها و الکتروکواگولاسیون به دلیل بازده بالا و سازگاری با محیط زیست، برای سیستم‌های پیشرفته توصیه می‌شوند. انتخاب روش نهایی باید بر اساس نوع دترجنت (آنیونی/غیرآنیونی)، غلظت و مقررات زیست‌محیطی انجام شود. بهینه‌سازی پارامترهایی مانند pH، دوز مواد شیمیایی و زمان تماس، نقش کلیدی در افزایش بازده دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب