電磁場

Scientific Reports volume 13、記事番号: 8693 (2023) この記事を引用

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6 オルトメトリック

メトリクスの詳細

改良された電気凝固プロセスによる実際のビート製糖工場の廃液の処理が提案されています。 管状スクリーンロール陽極と 2 つの陰極 (内側陰極と外側陰極) からなる電磁場増強型電気化学セルの革新的な設計が使用されています。 電流密度、流出物濃度、NaCl 濃度、rpm、アノードあたりのスクリーン層の数、電磁場の追加と方向の影響など、さまざまなパラメーターが調査されています。 結果は、電流密度 3.13 A/m2、陽極あたり 2 つのスクリーン、NaCl 濃度 12 g/l、回転速度 120 rpm という最適条件下で、色除去率は 85.5%、電気エネルギーが高いことを示しました。消費量は 3.595 kWh/m3 でした。 ただし、電磁場の存在により、エネルギー消費と色の除去率が明らかに増加しました。 数値的には、磁場を適用することにより、2.569 KWh/m3 の消費電力を使用して 97.7% の脱色効率が達成され、これは産業廃水処理プロセスにおける顕著な成果と考えられます。 低消費電力による色除去の強力な強化により、必要な処理コストが大幅に削減されました。 推定治療費は 0.00017 ドル/h.m2 でした。 この設計は、甜菜糖の産業排水の連続処理に有望であり、現在利用可能な技術の競合相手であることが証明されています。

製糖産業は、重度に汚染された廃水を大量に生成する、最も水を大量に消費するプロセスの 1 つです。 現代の甜菜糖産業では、ほぼ閉回路で操業することにより、甜菜糖 1 トンあたり約 1.53 の水が消費され、約 0.5 m3 が排出されます1。 排出された廃水は、高い有機負荷と濃い色が特徴です。 ビート廃水中の典型的な BOD5 レベルは 4000 ～ 7000 mg/L の範囲ですが、COD は 8000 ～ 10,000 mg/L に達することがあります2,3。 ビート産業からの廃水には、有機物と色素に加えて、作物の害虫、殺虫剤、病原菌が含まれています。 流出液の色は淡黄色から茶色の間です4,5。 着色料は可溶性化合物であり、製糖業界において最も危険な環境汚染物質の 1 つです。 着色された化合物は、異なる分子量、構造、特性を持つポリマーです。 これらの化合物は、糖の分解によりその過程で形成されます。 Coca et al6 は、これらの廃水の色は主に 2 つのグループ、メラノイジンとカラメルによって生成されると報告しました。 メラノイドの組成は反応条件によって異なります。 主に温度、加熱時間、pH、反応物の性質6,7。 Pant, D. および A. Adholeya7 は、次のメラノイジンの実験式を示唆しました: C17–18 H26–29 O10 N。また、Davis8 によれば、キャラメルはビート糖 (スクロース) の制御された熱分解によって形成されます。 これらは、甜菜糖シロップを高温、pH 3 ～ 9 で加熱することによって形成されます。スクロースのカラメル化により、3 つの主要な製品グループが茶色の原因となります。 1 つの脱水生成物、カラメラン (C12H18O9)、および 2 つのポリマー (カラメレン (C36H50O25) およびカラメリン (C125H188O80))。

全体として、高度な産業廃水処理プロセスには、吸着、光分解、電気化学的酸化、フェントン酸化、イオン交換、生物学的分離および膜分離が含まれる場合があります9。 電気化学的酸化、電気化学的凝固、電気化学的浮選などの電気化学的手法は、製糖工場の廃液 13、14、15、16、17 を含む、重度に汚染された着色有機廃液 10、11、12 の処理に広く使用されています。 従来の凝固法とは異なり、電気凝固法（EC）は局所的に凝固剤を生成するメリットがあります。 アルミニウムと鉄は、EC プロセスの陽極材料としてのみ使用されます。