Azorubino dažų šalinimas iš vandeninio tirpalo naudojant hidrodinaminę kavitaciją

Vandens prieinamumas pasaulyje kelia vis didesnį susirūpinimą globaliu mastu. Sparčiai vystantis spaudos ir dažymo pramonei, kasmet pasaulyje pagaminama iki 7,0 × 105 tonų dažų (Fedorov et al., 2021). Azo grupės dažai yra plačiai naudojami maisto pramonėje, taip pat apdorojant vilną, šilką, poliamido pluoštą, odą, popierių, muilą, medieną, mediciną. Tarp visų tekstilės ir popieriaus pramonėje naudojamų dažų rūšių beveik 50–70 proc. dažų yra azo grupės dažai, kuriuos sunkiausia pašalinti iš nuotekų (Song et al., 2009). Pastaraisiais metais tekstilės pramonės nuotekos sukėlė rimtų aplinkosaugos problemų dėl stiprios pigmentacijos, didelio toksiškumo ir kancerogeniškumo. Maždaug 18–20 proc. visų pramonėje naudojamų azo grupės dažų dėl netinkamo apdorojimo patenka į nuotekas, o po to ir į aplinką (Gore et al., 2014). Dažais užterštos nuotekos daro neigiama įtaką vandens ekosistemai, žuvims, augalams ir kitiems vandens organizmams. Dėl didėjančio dažų sunaudojimo svarbu yra tobulinti tokių teršalų pašalinimo metodus. Egzistuoja įvairūs tekstilės, maisto ir kitų pramonės nuotekų valymo būdai, kurie padeda sumažinti šių nuotekų neigiamą poveikį aplinkai ir žmonių sveikatai. Dažniausiai pasitaikantis nuotekų valymo būdai yra membraninis filtravimas, UV skaidymas, ozonavimas, tačiau vis daugiau mokslinių tyrimų atliekama naudojant hidrodinamines kavitacijos procesą nuotekų valymui. Hidrodinaminės kavitacijos metu generuojami hidroksilo radikalai, kurie pasižymi stipriomis oksidacinėmis savybėmis, ir jie gali būti panaudoti azo grupės dažių šalinimui, šiuo atveju azorubino dažų šalinimui.

In recent years, the wastewater produced from textile industries has created severe environmental issues because of high toxicity, carcinogenicity and the strong pigmentation property. Azo dyes represent a class of most abundant compounds in some industrial activities and thus comprised alone more than 70 % of the entire dye production. Approximately 18–20 % of the total dyes being used find its way to effluent and then to the environment if proper treatment is not applied. Dye degradation by the influence of hydrodynamic cavitation is one of the possible solution for sewage treatment. The most common wastewater treatment methods are membrane filtration, UV degradation, ozonation, but more and more often research is being done using the hydrodynamic cavitation process for wastewater treatment. Hydrodynamic cavitation generates hydroxyl radicals that have strong oxidizing properties and can be used to remove polutants, in this case azorubine dyes. In this study first stage five Orifice plates was designed with different number and diameter of holes. CFD modeling was carried with 4 diferent innitial pressures out aiming to detailed understanding of parameters as throat velocity, cavitation number, pressure and water vapor volume fraction along the device. In the second stage experiments with different initial pressures were performed with 15 L of aqueous solution of azorubine dye having an initial concentration of 200mg/l. After a 60-min treatment with initial pressure of 600 kPa before the cavitation reactor, almost 36 % of the azorubine dye degradation was achieved.