مرجع تخصصی آب و فاضلاب

حذف فرمالدهید (HCHO) از آب و فاضلاب به دلیل سمیت بالا و اثرات سرطانزایی آن بر سلامت انسان و محیط زیست از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. فرمالدهید معمولاً در صنایعی مانند تولید رزین‌ها، منسوجات، چسب‌ها و مواد شیمیایی وارد آب و فاضلاب می‌شود. در اینجا به روش‌های سنتی و نوین حذف فرمالدهید، بهینه‌سازی، فرمول‌ها و ساختارهای اجرایی اشاره می‌شود:

روش‌های سنتی حذف فرمالدهید:

1. جذب سطحی (Adsorption):

   • استفاده از جاذب‌هایی مانند کربن فعال (Activated Carbon) یا زئولیت‌ها برای جذب فرمالدهید.

   • فرمول جذب:

     HCHO+Adsorbent→HCHO-Adsorbent

   • مزایا: ساده و کم‌هزینه.

   • معایب: نیاز به تعویض یا احیای دوره‌ای جاذب.

2. اکسیداسیون شیمیایی (Chemical Oxidation):

   • استفاده از اکسیدان‌هایی مانند ازن (O₃)، پراکسید هیدروژن (H₂O₂) یا کلر (Cl₂) برای تجزیه فرمالدهید.

   • فرمول واکنش با ازن:

     HCHO+2O3​→CO2​+H2​O+2O2​

   • مزایا: تجزیه کامل فرمالدهید به CO₂ و آب.

   • معایب: هزینه بالای مواد شیمیایی و تولید محصولات جانبی سمی.

3. تصفیه بیولوژیکی (Biological Treatment):

   • استفاده از باکتری‌های هوازی یا بی‌هوازی (مانند Pseudomonas) برای تجزیه فرمالدهید.

   • فرمول تجزیه بیولوژیکی:

     ​​CO2​+H2​O ---میکروب‌ها→ HCHO+O2

   • مزایا: سازگار با محیط زیست و کم‌هزینه.

   • معایب: نیاز به کنترل دقیق دما، pH و زمان ماند.

روش‌های نوین حذف فرمالدهید:

1. فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs):

   • ترکیب ازن، پراکسید هیدروژن و اشعه UV برای تولید رادیکال‌های هیدروکسیل (•OH) که فرمالدهید را اکسید می‌کنند.

   • فرمول تولید رادیکال‌ها:

     H2​O2​+UV→2•OH

   • کاربرد: حذف سریع و کامل فرمالدهید حتی در غلظت‌های پایین.

2. فوتوکاتالیست‌ها (Photocatalysis):

   • استفاده از نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم (TiO₂) تحت تابش UV برای تجزیه فرمالدهید.

   • فرمول واکنش:

     HCHO+TiO2​---------------UV→​CO2​+H2​O

   • مزایا: عدم تولید پسماند شیمیایی و کارایی بالا.

3. الکتروشیمیایی (Electrochemical Oxidation):

   • استفاده از الکترودهای ویژه (مانند Ti/PbO₂) و جریان الکتریکی برای اکسیداسیون فرمالدهید.

   • فرمول واکنش:

     ​CO2​+6H++6e →الکترولیز− HCHO+2H2​O

   • مزایا: کنترل دقیق فرآیند و حذف کامل آلاینده.

4. فناوری غشایی (Membrane Technology):

   • استفاده از غشاهای نانوفیلتراسیون یا اسمز معکوس برای جداسازی فرمالدهید.

   • مزایا: مناسب برای سیستم‌های با جریان بالا.

   • معایب: هزینه بالای نگهداری و گرفتگی غشاها.

بهینه‌سازی روش‌ها:

• pH: بازه بهینه pH برای اکسیداسیون شیمیایی و بیولوژیکی بین ۶ تا ۸ است.

• دما: افزایش دما در روش‌های بیولوژیکی سرعت تجزیه را بهبود می‌بخشد (بهینه: ۲۵–۳۵°C).

• غلظت اکسیدان‌ها: استفاده از دوز بهینه H₂O₂ یا ازن برای جلوگیری از مصرف بیش از حد.

• زمان تماس: افزایش زمان تماس در جذب سطحی یا واکنش‌های اکسیداسیون.

ساخت و اجرا:

1. طراحی سیستم:

   • انتخاب روش بر اساس غلظت فرمالدهید، حجم فاضلاب و هزینه پروژه.

   • مثال: سیستم ترکیبی AOPs + کربن فعال برای حذف کامل.

2. مواد مورد نیاز:

   • جاذب‌ها (کربن فعال، نانوذرات TiO₂)، اکسیدان‌ها (ازن، H₂O₂)، غشاها یا الکترودها.

3. نصب و راه‌اندازی:

   • ساخت راکتورهای اکسیداسیون، ستون‌های جذب یا سیستم‌های غشایی.

   • اطمینان از تابش UV کافی در سیستم‌های فوتوکاتالیستی.

4. نگهداری:

   • تعویض دوره‌ای کربن فعال، تمیزکاری غشاها و کالیبراسیون الکترودها.

نتیجه‌گیری:

روش‌های سنتی مانند جذب سطحی و اکسیداسیون شیمیایی به دلیل سادگی و هزینه پایین همچنان پرکاربرد هستند. اما روش‌های نوین مانند AOPs، فوتوکاتالیست‌ها و الکتروشیمیایی به دلیل کارایی بالا و سازگاری با محیط زیست، گزینه‌های مناسبی برای حذف فرمالدهید در غلظت‌های پایین و سیستم‌های صنعتی هستند. بهینه‌سازی پارامترهایی مانند pH، دما و زمان تماس نقش کلیدی در افزایش راندمان و کاهش هزینه‌ها دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب