a b s t r a c t (traducido)

5/25/2018 A b s t r a c t (Traducido)

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A B S T R A C T

El proceso de coagulacin -floculacin se utiliza para tratar la fabricacin de papel de tabaco

reconstituidoslice aguas residuales con cloruro de polialuminio (PAC) el coagulante y una

poliacrilamida catinica (CPAM) el floculante. Para maximizar la reduccin de la demanda qumica

de oxgeno (DQO) y el color, las pruebas eran jar realizadas en los experimentos y la metodologade superficie de respuesta (RSM) se aplic a optimizar el proceso. El diseo central compuesto, es

decir, el enfoque estndar en RSM, se utiliz para la evaluacin de los efectos y la interaccin de

tres factores, es decir, la dosis PAC, dosis CPAM y pH sobre la eficiencia del tratamiento.

Resultados Que revel la mxima reduccin de la DQO y el color se podra lograr en una ptima

condiciones, es decir, PAC = 715 mg / L, CPAM = 4,8 mg / L y pH = 6,6, de la reduccin Cul de la

DQO y color eran 67,8 % y 77,7 %, respectivamente. El estudio tambin mostr que las ecuaciones

de regresin puede ser utiliza la base terica para el proceso de coagulacin - floculacin de la

fabricacin de papel de tabaco reconstituido cortar las aguas residuales. Sern muy tiles para

seleccionar de forma flexible los parmetros de proceso adecuados en las aplicaciones de

ingeniera.

2013 Publicado por Elsevier BV en nombre de la Sociedad Coreana de Ingeniera Industrial y de

Ingeniera Qumica.

1. Introduccin

En los ltimos aos, la tecnologa que utiliza los desechos de tabaco a producir rodaja de tabaco

por la fabricacin de papel la tecnologa es rpidamente desarrollada en el mundo. El producto se

llama papel-reconstituida rebanada de tabaco. En general, la fabricacin de fabricacin de papel

tabaco reconstituido cortes incluye varios procesos de la siguiente manera: la extraccin de

materiales de tabaco y con-tracin, la fabricacin de pasta, papel, recubrimiento por inmersin ysecado, etc. a producir 1 tonelada de fabricacin de papel de tabaco reconstituido rebanar

producir 70 tonos de las aguas residuales. Hay cantidades significativas materia orgnica en las

aguas residuales, y no forman parte de Ellos biodegradables [1,2]. Por lo tanto, la forma de tratar

con eficacia las aguas residuales ha sido un problema urgente que hay que resolver en las

aplicaciones industriales del tabaco. Proceso de coagulacin-floculacin se utiliza ampliamente

para las aguas residuales tratamiento, ya que es eficiente y simple de operar [3,4]. En este

proceso, muchos factores pueden influir en su eficiencia, tales como el tipo y la dosis de

coagulante / floculante [ 5 ] , de pH [ 6,7 ] , la mezcla de [ 8,9 ] ,temperatura y tiempo de retencin

[ 10 ] , etc . La optimizacin de estos factores puede aumentar significativamente la eficiencia del

proceso.

En experimentos multifactoriales convencionales, la optimizacin es octubre suele llevarse

variando solo factor, manteniendo todos otros factores fijan a un conjunto especfico de

condiciones. Es no slo consume tiempo, tambin, pero por lo general incapaces de llegar a la

verdad ptima debido a ignorar las interacciones entre las variables. En por otra parte, la

metodologa de superficie de respuesta (RSM) ha sido propuesto para determinar las influencias

de los factores individuales y sus influencias interactivas. El RSM es una tcnica estadstica para el


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diseo de experimentos, la construccin de modelos, evaluacin de los efectos de varios factores,

y que buscan las mejores condiciones para las deseables respuestas. Con RSM, las interacciones de

los posibles Influir parmetros en la eficacia del tratamiento se puede evaluar con una limitada

nmero de experimentos planeados. RSM es ampliamente utilizado en diversos campos, por

ejemplo, preparacin de quitosano a partir de melazas de remolacha [11] N - carboxybutylchitosan

sntesis de [12], la eliminacin de tinte por absorbente [ 13 ] , y la degradacin radioltica de

alcohol de poli - vinilo[ 14 ] .

De acuerdo con nuestros estudios anteriores, junto con la PAC CPAM con muy alta densidad de

peso y bajo carga molecular fue seleccionado para el esquema de coagulante - floculante para la

coagulacin -proceso de floculacin de la fabricacin de papel de tabaco reconstituidoslice

tratamiento de aguas residuales. El principal objetivo de este trabajo fue

Tabla 1

Caractersticas de las aguas residuales.

Optimizar el proceso de coagulacin-floculacin por superficie de respuesta metodologa. La

reduccin de DQO y color fueron elegidos para el variables de salida dependientes. Dosis PAC, la

dosis CPAM y pH fueron elegidos para influir en los factores.

2. Materiales y mtodos

2.1. Materiales

El agua residual se recogi del tratamiento de aguas residuales tanque de ecualizacin planta de

un tabaco de fabricacin de papel-reconstituida molino rebanada en Guangdong, China. Las

muestras de aguas residuales eran caracterizadas y los anlisis se presentan en la Tabla 1. Ests los

parmetros medidos fueron basados en los mtodos estndar para la examen de agua y aguas

residuales. Estudios previos [15-18] han demostrado Que Cules son las materias orgnicas

contribuido a la COD y el color en la fabricacin de papel de tabaco reconstituido-slice aguas

residuales incluyen celulosa, semi-celulosa, lignina, cido orgnico, alcaloides, taninos y nicotines

cloruro etc.Polyaluminum (PAC) Obtenido el producto era una, en forma de polvo de color marrn

rojizo industrial formar, a partir de Guangxi Nanning grupo de la industria qumica (China). CPAM

con 7.000.000 dalton de peso molecular y la carga de 15% densidad obtenida fue la calidad

comercial, en forma de polvo blanco, de BASF Qumicos.


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2.2. Procedimiento experimental

El procedimiento de prueba de jarras Consta de seis vasos de precipitados 2 Unicode Era

septiembre alcance la temperatura ambiente para cada ensayo. Cada vaso est equipado con un

agitador magntico termosttico. Cada uno de los vasos de precipitados contenidos 1 litro de licor

mezclado o agua residual asentado. Diferentes combinaciones de pH ( 4.5 , 5.5 , 6.5 , 7.5 , 8.5 ) dedosificacin PAC ( 100 , 300 , 500 , 700 , 900 mg / L) y de CPAM de dosificacin ( 1 , 3 , 5 , 7 , 9

mg/l) se pusieron a prueba . CAP se aadi a 1 l de aguas residuales y se agit durante un perodo

de 5 min a 200 rpm. Fue seguido por una mezcla ms lento de 15 min a 50 rpm despus de la dosis

de CPAM se aadi a la misma solucin. El pH de la solucin se ajust en consecuencia. Los

flculos formada se dej sedimentar durante 30 minutos. Despus de instalarse, DQO y color del

sobrenadante se determinaron. La cruda y tratada las muestras analizadas fueron repetidamente

para validar / Evaluar la producido resultados y los errores analticos eran menos de 5 %. Todos

productos qumicos utilizados para las determinaciones analticas fueron de analtica cuadrcula.

2.3. Diseo y anlisis de datos experimentales

El diseo central compuesto (CCD), que es el estndar de RSM, fue seleccionado para la

optimizacin de los parmetros. Desde diferentes variables son generalmente expresso en

diferentes unidades y / o tener diferentes lmites de variacin, la importancia de sus efectos en la

comparado respuesta slo puede ser posterior Ellos estn codificados. Por estadstica clculos, las

variables Xi se codificaron y XI De acuerdo con la siguiente ecuacin:

Donde es el valor no codificado de la variable independiente i,el valor de en el punto

central de la zona investigada y es cambiar el paso. PAC de dosificacin , la dosis de CPAM

y el pH elegidos fueron las tres variables independientes en la coagulacin-proceso de

floculacin. Su rea de distribucin y los niveles se dan en la Tabla 2.

Tabla 2

Los niveles de la variable de la prueba en los diseos centrales compuestos


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Reduccin de DQO y la reduccin de color fueron seleccionadas para el variables dependientes. La

variable de respuesta fue instalada por el modelo de segundo orden en la forma de la ecuacin

polinmica de segundo grado:

Donde es la variable respuesta a modelar;yel Qu variables independientes influyen

; , , yson el trminos, el coeficiente lineal i, el coeficiente cuadrtico y el

desplazamiento el coeficiente de interaccin , respectivamente. El diseo actual de este trabajo

se presenta en la Tabla 3.

Los parmetros de las ecuaciones de respuesta y sus correspondientes el anlisis de las variacionesfueron evaluados uso Design-Expert 7.1.3, respectivamente. Los efectos interactivos de las

variables independientes en las dependientes fueron ilustrados por tres y dos dimensiones

grficos de contorno.

3. Resultados y discusin

3.1. Anlisis de la reduccin de COD

La reduccin de DQO de los experimentos de coagulacin-floculacin enumerados en la tabla 3. La

ecuacin que sigue es un modelo de regresin con los resultados experimentales:

Prueba estadstica del modelo se realiz con los Fisher prueba estadstica para el anlisis de la

varianza (ANOVA). Los resultados de la


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Tabla 3

Resultados de CCD y de respuesta para el estudio experimental de tres variables.

Tabla 4

ANOVA para la reduccin de COD


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ANOVA para la reduccin de DQO se muestran en la Tabla 4. El cuadrtica muestra el modelo de

regresin fue significativa Que debido a que el valor de Fstatistic (la relacin de cuadrado medio

debido a la regresin a significa de los cuadrados de error real) de 23.71 fue mayor que

(4,94). La valor del coeficiente de correlacin (= 0.955) Indica que slo 4,5% de la variacin

total no puede ser explicado por la emprica modelo [19]. El valor de p (p


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Figura 1. Grficas de superficie de reduccin de DQO que muestra el efecto de variables.


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Reduccin, la ecuacin de regresin a partir de estos resultados fue se obtuvo como sigue:

Los resultados del ANOVA para la reduccin del color se muestran en la Tabla 5.

El modelo de regresin cuadrtica muestra la cola era significativa

Figura 2. Grficos de contorno de reduccin de DQO que muestra el efecto de variables.


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Porque el valor de Fstatistic de 32,18 fue mayor que (4.94). El valor del coeficiente de

correlacin (= 0,967) Indica que slo el 3,3% de la variacin total no se pudo explicada por el

modelo emprico [19]. El valor de p (p


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Figura 3. Grficos de respuesta de superficie de reduccin de color que muestra el efecto de

variables.


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Fig. 4. Contour plots of color reduction showing the effect of variables


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Como se mencion anteriormente, el PAC dosis y pH son factores clave para reduccin de color,

grficos de superficie de respuesta sobre la dosis de PAC y pH son cliffy. Aumentar la reduccin de

color de la primera, y luego disminuir, con aumentar PAC dosis y pH. Es por Que Cuando

dosificacin PAC es exceso, inversin de carga se producir, la eficiencia cae coagulacin. En por

otro lado, cuando el pH es demasiado bajo, la PAC se formar la libre iones de aluminio e iones de

hierro, y perder la funcin de coagulacin. Cuando el pH es demasiado alto, el grado de

despolimerizacin de la PAC disminuyendo, por lo que se reducir la funcin de coagulacin [21].

Las Figs. (A), (c) 3 y 4 (a), (c) que indican la dosis es de CPAM insignificante para la reduccin de

color, los grficos de superficie de respuesta son suaves y grficos de contorno son lineales Casi.

En otras palabras, CPAM reduccin de la dosis en el color-de fabricacin de papel de tabaco

reconstituido aguas residuales rebanada Casi no tienen influencia

3.3. Optimizacin de las condiciones del experimento

Ajuste de las dos respuestas, la reduccin de la DQO y la reduccin de color, alcanzar el mximo en

el mismo equipo, las dos ecuaciones de respuesta se solucionan simultnea Design-Expert 7.1.3. La

ptima condiciones calculados a partir de la ecuacin de regresin fueron PAC dosis de 715 mg / l,

la dosis de CPAM de 4,8 mg / L y pH 6,6. La correspondiente COD y la reduccin de color fueron

67,8% y 77,7%, respectivamente. Para confirmar la validez de las ecuaciones de regresin, tres

experimentos de repetibilidad se realizaron con las ptimas condiciones. La media de tres

experimentos de reduccin de DQO era 68,5%, y la media de la reduccin del color fue de 76,5%.

Tanto Medido Reduccin y color reduccin de DQO fueron prximos a los estimados mediante

RSM. Los errores relativos de los valores medidos con el los valores estimados fueron de 1,2% y

01:54%, respectivamente. Esto demuestra que el enfoque RSM era apropiada para optimizar la

condiciones de operacin del proceso de coagulacin-floculacin.

En aplicaciones de ingeniera, las aguas residuales no puede ser general descargada slo a travs

de proceso de coagulacin - floculacin. Coagulacin -proceso de floculacin se utiliza

generalmente como un pretratamiento antes al aerbico tratamiento biolgico u otro proceso de

tratamiento. en orden para el bajo costo , la reduccin de la DQO y el color no tiene que llegar a la

el mximo en el proceso de coagulacin- floculacin, slo necesitan alcanzar el rango aceptado de

tratamiento biolgico aerbico. Para ejemplo, la carga de COD del proceso de tratamiento

biolgico aerbico fue diseado para ser 800 mg / L en la planta de tratamiento de aguas

residuales. Cundo Alcanza reduccin de DQO de 60% en el proceso de coagulacin- floculacin,

COD de las aguas residuales de fabricacin de papel de tabaco reconstituido slice- Podra disminuir

a alrededor de 720 mg / L. Determinacin de los objetivos de la reduccin de DQO y color son a la

vez un 60% a travs de DesignExpert 7.1.3 para resolver las dos ecuaciones de respuesta , las

condiciones del proceso fueron recibidos . Como los resultados no son nicos, la adecuada

condicin experimental se podra seleccionar de forma flexible segn las necesidades de la

prctica de la ingeniera. En este trabajo, el seleccionado CAP condicin experimental fue de 340

mg / L de dosis de CPAM 3.4 mg / L de dosis y pH 6.4 , los valores estimados de la reduccin de

DQO y color eran el 60% , y los valores medidos se 61,1 % y 60,8 % , respectivamente . El sabor no


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Que la regresin ecuaciones son precisos para calcular las condiciones operacionales de el proceso

de coagulacin - floculacin, una vez ms. As la regresin podra ser utilizada ecuaciones la base

terica para la coagulacin- proceso de floculacin de la fabricacin de papel de tabaco

reconstituidoslice de aguas residuales. Son muy tiles para seleccionar con flexibilidad los

adecuados parmetros del proceso en las aplicaciones de ingeniera.

4. Conclusiones

En este trabajo, el proceso de coagulacin-floculacin con la PAC coagulante y floculante la CPAM

se utiliz para el tratamiento de fabricacin de papel aguas residuales tabaco rebanada-

reconstituido. Para maximizar la reduccin de DQO y color, el 23 completo centro factorial

metodologa de diseo y superficie de respuesta compuesta eran empleado para optimizar los

niveles de dosificacin PAC, la dosis de CPAM y el pH. Los resultados revelan Que la reduccin

mxima de DQO y el color se podran lograr en unas condiciones ptimas, es decir, PAC = 715 mg /

L, CPAM = 4,8 mg / L y pH = 6,6, a partir de la cual reduccin de DQO y color fueron 67,8% y 77,7%,

respectivamente. La experimentos de verificacin demuestran el enfoque de RSM Que fue

apropiado para optimizar el proceso de coagulacin-floculacin. Ms importante an, las

ecuaciones de regresin se podra utilizar para la base terica para el proceso de coagulacin-

floculacin de la fabricacin de papel-reconstituido aguas residuales rebanada tabaco. Son muy

til para seleccionar de forma flexible los parmetros de proceso adecuados en el aplicaciones de

ingeniera.


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Reconocimiento

Los autores desean agradecer al Programa Nacional de Investigacin Bsica de

China (973 programas), No. 2010CB732205 para el apoyo de este estudio.

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