Treatment of plastic recycling facility
wastewaters Fenton and electro-
Fenton processes.
Journal Name:
- Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi
Key Words:
Keywords (Original Language):
Author Name | University of Author |
---|---|
Abstract (2. Language):
With increased level of welfare and industrial
development, plastic materials are taken places in
almost every area of production of various goods in
our lives. However, as a result of increasing usage
of plastic materials, amount of plastic wastes are
augmented continuously. Recycling of plastic wastes
is important from the economic point of the waste
recycling as well as reducing the amount of waste on
the environment and nature. In our country,
especially the number of plastic recycling facilities
is increasing every year. In the recycling of plastic
materials, wastewater is arisen from washing the
plastic burrs. The main pollutants in this type of
wastewaters are chemical oxygen demand (COD)
together with suspended solids and color.
Fenton process is one of the most powerful and
known advanced oxidation processes. It is based on
the production of hydroxyl radicals (OH●) as a
result of the reaction between H2O2 and catalyst
ferrous ion (Fe2+) under acidic conditions. When
compared with the other advanced oxidation
processes, while its main advantage is its simple and
cheap application, the most important disadvantage
of Fenton process is that the catalyst Fe2+ is rapidly
converted to Fe3+ which reacts with H2O2 much
more slowly, and changed slowly into Fe2+ in the
oxidation reaction. Therefore, the rate of Fenton
reaction slows down, as the amount of catalyst Fe2+
decreases. On the other hand, the amount of
chemical treatment sludge can increase as a result
of the usage of the excess amount of ferrous iron.
There are several modifications of Fenton process.
A combination of Fenton process with
electrochemical process is named as electro-Fenton
process and this combination enhances oxidation
efficiency of the Fenton process. When sacrificial
iron electrodes are utilized in electro-Fenton
process, the H2O2 is externally added. Sacrificial
iron anode is utilized as a ferrous ion source in this
electrochemical process. The treatment of various
industrial wastewaters via Fenton and electro-
Fenton processes has been extensively investigated.
Up to the date, the author could not find any study
about the treatment of plastic recycling industry
effluents by the Fenton and electro-Fenton
processes. Therefore, the authors aimed to provide
more insight to the feasible treatment of plastic
recycling wastewaters by two different applications
of Fenton process in this work. The effects of the
main operating parameters (reaction time, pH,
electrical current, ferrous ion dosage and H2O2
dosage) of the process on the efficiencies of COD
removal, which is the target parameter, were
investigated. Moreover, kinetic analysis for COD
removal was also performed under the optimum
conditions predetermined in this study. All
experiments were performed using real wastewater
supplied from the plastic recycling facility in
Nevsehir.
In the experimental studies, while the optimized
conditions were found as pH = 3, [Fe2+] = 250 mg/L
and [H2O2] = 250 mg/L for Fenton process and pH
= 3, electricity current = 1,25 A ve [H2O2] = 200
mg/L for electro – Fenton process. Under these
circumstances, COD removal efficiencies for Fenton
and electro-Fenton processes were % 79,6 and %
81,2, respectively. On the other hand, it was
determined that the COD removal in Fenton process
was occurred much faster than that of electro-
Fenton process. In this case, it was because of the
reagents added in the dissolved form in Fenton
process. But, electro-Fenton process was more
effective even at less H2O2 dosage because of its
electro-chemical H2O2 production ability.
According to the results of kinetic studies, COD
removal via the electro-Fenton and Fenton both
processes was fitted well the second-order kinetics.
As a result, both of processes has been determined
to be effective processes for the treatment of plastic
recycling facility wastewater.
Bookmark/Search this post with
Abstract (Original Language):
Plastik malzemeler, günümüzde hayatımızın her alanında karşımıza çıkmaktadır. Artan refah seviyesi ve
gelişen endüstriyelleşme ile özellikle ambalaj olarak kullanılan plastiklerin miktarı her yıl artmaktadır. Bu
atıkların, çevre dostu teknolojilerle geri dönüştürülmesi hem ekonomik hem de çevresel açıdan büyük önem
arz etmektedir. Plastik kökenli ambalaj atıklarının geri dönüştürülmesinde kullanılan yıkama suyu, geri
dönüşüm prosesinden çıkan temel atıktır. Ancak bu yıkama suyu, arıtıldıktan sonra proseste tekrar
kullanılmaktadır. Arıtma amacıyla, çöktürme havuzları kullanılmaktadır. Fakat bu fiziksel ön arıtım
uygulaması, Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği’ne göre sağlanması gereken deşarj limitleri için yeterli
olamamaktadır. Bu çalışmada literatürde örneğine rastlanmayan plastik geri kazanım tesislerinde
yıkamadan kaynaklanan atıksuların Fenton ve elektro-Fenton prosesleri ile arıtımı çalışılmıştır. İleri
oksidasyon proseslerinden olan Fenton prosesi ve onun elektrokimyasal modifikasyonu olan elektro-Fenton
prosesi, yüksek oksidasyon kapasitesine sahip yöntemlerdir. Çalışma kapsamında, Fenton prosesi için pH,
ferro demir (Fe2+) ve hidrojen peroksit (H2O2) dozlarının optimizasyonu; elektro-Fenton prosesi için ise pH,
elektriksel akım ve H2O2 dozunun optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Her iki proses için de belirlenen
optimum şartlarda, atıksudaki kirliliğin temel göstergesi olan kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) giderimi için
kinetik çalışmalar da yürütülmüştür. Fenton prosesi için optimum şartlar, pH = 3, [Fe2+] = 250 mg/L ve
[H2O2]= 250 mg/L olarak belirlenmiş iken; elektro-Fenton prosesi için pH = 3, elektriksel akım = 1,25 A ve
[H2O2]= 200 mg/L olarak belirlenmiştir. Deneysel olarak belirlenmiş olan optimum şartlarda Fenton
prosesinin KOİ giderim verimi % 79,6 iken, elektro-Fenton prosesinin verimi % 81,2 olmuştur.
Gerçekleştirilen kinetik çalışmada Fenton prosesinde oksidasyon reaksiyonunun, elektro-Fenton prosesine
kıyasla çok daha hızlı gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Bu durum, Fenton prosesinde ilave edilen reaktiflerin
tümünün çözünmüş formda olmasından kaynaklanmıştır. Öte yandan, elektro-Fenton prosesinin H2O2
üretebilme kabiliyetinden dolayı, Fenton prosesine kıyasla % 20 daha düşük dozda daha yüksek KOİ giderim
verimi elde edilebilmiştir. Sonuç olarak her iki prosesin de plastik geri dönüşüm tesislerinden kaynaklanan
yıkama atıksularının arıtımı için etkili olduğu belirlenmiştir.
FULL TEXT (PDF):
- 3