امروزه استفاده از نانو ازن به منظور حذف رنگ و یا رنگبری در صنعت نساجی بسیار کاربرد دارد. در این مقاله سعی بر آن داریم تا با جنبه های مختلف از آن آشنا شویم ولی پیش از این که به ازن و نانو ازن و نحوه تزریق آن بپردازیم، نیاز است اطلاعات مختصری در خصوص رنگ و ماهیت آن در آب داشته باشیم.
آب هنگامی از خود رنگ را نشان می دهد که طیف هایی از نور مرئی توسط مواد حل شده در آب جذب شود و یا هنگامی که نور توسط ذرات معلق در آب منعکس گردد. این دو منبع رنگ پایه باعث بوجود آمدن شبه رنگ و یا رنگ حقیقی هستند. در حقیقت شبه رنگ در اثر جذب و یا انعکاس نور می تواند رخ دهد. این در حالی است که رنگ واقعی کاملا به نوع و کیفیت مواد محلول شده در پساب بستگی دارد. ذرات با اندازه 400 تا 800 نانو متر که معادل طول موج نوع مرئی است، مسئول انعکاس نور می باشند.
با استفاده از سیستم فیلتراسیون با مش های با ابعاد 450 نانو متر می توان انعکاس را حذف کنیم. به طور کلی این که آب رنگ دار ما با شبه رنگ و یا رنگ حقیقی روبرو هستیم به مقدار کدورت آب بستگی دارد. واحد اندازه گیری رنگ pt-co و یا pt-co/l است. مقدار مجاز و قابل قبول برای مقدار رنگ برای در پساب بین 50 تا 100 واحد pt-co است که بسیار بستگی به در یافت کننده آن مانند رودخانه، دریا، درچاچه و … دارد.
رنگ حقیقی در اثر ترکیبات که نور مرئی را جذب می کنند بوجود می آید یا ترکیباتی که فلوروسنس در طیف موج 200 تا 400 نانو متر هستند. این ترکیبات ساختارهای چند اتمی یا poly-atomic ، ساختارهای اتمیک معلق، یون های perplex، مولکول های دایره روی، و polyenia تشکیل شده است. به طور کلی پیوندهای P نور UV (200~) جذب می کنند و وجود polyenia برای جذب نورهای مرئی اهمیت دارد. تقریبا اکثر ترکیباتی که رنگ را تولید میکنند شامل یک یا چند حلقه اتمی هستند و در طول موج نزدیک 250 نانو متر شروع به جذب رنگ می کنند.
رنگ های Synthetic در صنعت عموما از رنگرزی ها ماشین های شستشو، صنایع غذایی، dye-houses و slaughterhouses ایجاد می شوند. در تصفیه این نوع پساب های رنگی، اصولا ازن در خروجی و پس از تصفیه های شیمیایی و یا بیولوژیکی استفاده می شوند و مقدار آن به پساب خام، دما و فرآیندهای قبلی بستگی دارد.
سیستم تزریق نانو ازن در پساب رنگی
به منظور تزریق ازن به حوضچه های پساب رنگی نیاز است که گاز ازن تولید شده در توسط مکانیزمی به حباب های ریز مقیاس تبدیل شده و به درون آب تزریق گردد تا میزان انحلال به حداکثر میزان خود برسد. در سیستم های سنتی استفاده از دیفیوزر و تانک هایی با ارتقاع 5-10 متر به منظور تزریق ازن رایج بوده است که در این حالت نیاز به فشرده سازی ازن به مقدار زیاد می باشد. این ازن فشرده شده باید به انتهای مخزن هدایت شود تا بعد از عبور از دیفیوزر به درون حوضچه تزریق گردد و در ارتقاع تانک به پساب در تماس بوده و اکسیداسیون را انجام دهد.
در سیستم های نوین، تزریق نانو ازن و انحلال آنی ازن در آب مورد استفاده قرار می گیرد. پمپ ورتکس دوفازی یا میکرو نانو حباب ساز یکی از روش های بسیار کارامد در تولید نانو حباب و تزریق نانو ازن است. در این حالت پمپ ورتکس دوفازی گاز و سیال را مکش کرده و عمل اختلاط و انحلال و در نهایت فشار سازی را بر روی آن انجام داده و در خروجی گاز به صورت محلول و نانو حباب در سیال شکل می گیرد.
در این حالت با توجه به اینکه نانو حباب بسیار شناوری کمی دارد و نسبت سطح به حجم آن بسیار زیاد است، عمل انحلال و اکسیداسیون با حداکثر راندمان ممکن و با ضریب انتقال گاز زیاد انجام می شود.
در تصویر زیر نمای یک پمپ ورتکس دوفازی دانتک و مکانیزم تزریق نانو ازن آورده شده است.
حذف رنگ (رنگبری) در صنعت نساجی و کیفیت پساب خروجی
کیفیت حذف رنگ و رنگبری توسط ازن به موارد زیر بستگی دارد.
- مقدار رنگ در پساب ورودی
- مقدار ازن تزریقی
- نوع پساب (به طور کلی مقادیر رنگ کمتر از 200 pt-co به سختی و با نرخ بسیار پایین رنگبری می شوند حتی در غلظت های ازن بالا)
- دمای پساب (هر چه دمای پساب کمتر باشد، انحلال ازن افزایش داشته و رنگبری بهتر انجام می شود )
- اگر شرایط کلی پساب از نظر مقدار BOD، COD، SS بهتر باشد و توسط مراحل پیش تصفیه به حد مطلوب رسیده باشد عملیات رنگبری و حذف رنگ بهتر انجام می شود.
- هر چه نرخ انتقال ازن و تشکیل نانو حباب بهتر شکل گرفته باشد، راندمان رنگبری افزایش می یابد.
بهترین شرایط هنگامی فراهم می شود که یک عملیات پیش تصفیه بر روی پساب انجام شده باشد و دیگر پارامترهای پساب اصلاح شده باشد و پس از آن تزریق نانو حباب ازن با هدف حذف رنگ در دمای کمتر از 30 درجه انجام پذیرد. در این فرآیند هر چه بتوان به غلظت های بالاتر از ازن انحلالی دست پیدا کرد و پساب در شرایط دمایی مطلوبی قرار گیرد می توان نرخ حذف رنگ را افزایش داد.
در بسیاری از مقالات به این اشاره شده است که به منظور کاهش و رنگبری از پساب نساجی و رنگرزی نیاز است ازن با غلظت 50 الی 100 میلی گرم در لیتر باشد تا حذف رنگ بین 85 درصد تا 92 درصد رخ دهد. این مقدار ازن به راحتی می تواند تا 40 درصد مقدار COD را کاهش دهد و به صورت جزئی باعث افزایش در BOD شود.
هزینه‌های اقتصادی
هر چند استفاده از ازن در حذف رنگ می تواند منجر به هزینه تاسیسات اولیه شود ولی در میان مدت نسبت به روش های شیمیایی که نیاز به منعقد کننده و لخته ساز دارد و در خروجی مقدار زیادی لجن تولیدی به همراه دارد صرفه اقتصادی خواهد داشت.