Кинетика адсорпционог и хидродинамичког кавитационог уклањања фенола из отпадних вода

Abstract

На основу добијених резултата утврђено је да зеолит типа силикалит селективно адсорбује фенол из водених раствора и да је адсорпција фенола на силикалиту спонтани, егзотермни, термички активирани процес. Брзина адсорпције фенола на силикалиту је кинетички ограничена брзином раста адсорпционог слоја. Кинетика адсорпције фенола може се описати моделом - реакција контролисана брзином померањa површине граничне фазе. Утврђено је да је енергија активације за адсорпцију фенола независна од степена адсорпције фенола. Предложен је нови модел за кинетику адсорпције полутаната из њихових водених раствора на зеолитима који се успешно примењује за темељно објашњење испитиване адсорпције фенола на зеолиту типа силикалит. Конструисан је кавитатор типа плоча са отворима и кавитатор Вентуријевог типа. Одређене су вредности оптималних реакционих параметара кавитационог уклањања фенола из отпадних вода укључујући температуру, концентрацију водоник пероксида, вредности кавитационог броја и pH вредност. Утврђено је да технологија хидродинамичке кавитације без додатних хемикалија омогућава да се постигне ограничени степен уклањања фенола. Повећање температуре и концентрације водоник пероксида, као и смањење вредности кавитационог броја и pH вредности раствора доводи до повећања степена уклањања фенола. Потпуно уклањање фенола из раствора се постиже у веома кратком временском интервалу за одређени стехиометријски однос водоник пероксида и фенола у реакционом раствору. Кинетика уклањања фенола у условима хидродинамичке кавитације са кавитатором оба типа може се описати кинетичким моделом хемијске реакције првог реда у односу на водоник пероксид.

Based on the obtained results it was found that zeolite type silicalite adsorbs phenol from aqueous solutions selectively and that adsorption of phenol on silicalite is a spontaneous, exothermic, thermally activated process. The rate of adsorption of phenol on silicalite is kinetically limited with the increase in the rate of adsorption layer. The kinetics of phenol adsorption can be described by the model, known as - a reaction controlled by the rate of movement of the area of boundary phase. It was found that the activation energy for phenol adsorption is independent on the degree of phenol adsorption. A new model has been proposed for the kinetics of adsorption of pollutants from their aqueous solutions on zeolites, which has been successfully applied to thoroughly explain the investigated adsorption of phenols on zeolite type silicalite. A novel model for the kinetics of adsorption of pollutants from their aqueous solutions on zeolites was proposed, which is successfully applied to give comprehensive explanation of the investigated adsorption of phenol on zeolite type silicalite. Both cavitators orifice plates and Ventury type cavitator were constructed. The values of the optimal reaction parameters for phenol removal by using cavitation from waste water that include temperature, hydrogen peroxide concentration, cavitation number and pH, were determined. It has been found that hydrodynamic cavitation technology without additional use of chemicals enables to achieve a limited degree of phenol reduction. The increase in temperature and in the concentration of hydrogen peroxide, as well as the decrease in the value of the cavitation number and the pH values of the solution, leads to the increase in the in the degree of phenol removal. The complete reduction of phenol from solution is achieved in a very short time interval for the certain stoichiometric ratio of hydrogen peroxide to phenol in the reaction solution. The kinetics of phenol removal under the conditions of hydrodynamic cavitation using both types of cavitators can be described with a first-order kinetic chemical model calculated against the concentration of hydrogen peroxide...