بررسی فرایند سونو- الکتروکواگولاسیون در حذف سیپروفلوکساسین از محیط های آبی با طراحی ترکیبی مرکزی

محمدرضا سمرقندی, زهرا شهبازی, رقیه بهادری, جمال مهرعلی پور, زهرا آزاد میوه

27

چکیده

زمینه و اهدف: حضور ترکیبات آنتی­­بیوتیک بعنوان آلاینده­های نوظهور باعث افزایش نگرانی­ شده است. هدف از این مطالعه، مدل­سازی فرایند الکتروکواگولاسیون در حضور امواج التراسوند در حذف سیپروفلوکساسین از محیط آبی است.

مواد و روش‌ها: در این مطالعه، یک راکتور به حجم یک لیتر مورد استفاده قرار گرفت. الکترود مس بعنوان کاتد و الکترود آهن بعنوان آند استفاده شد. اتصال الکترودها به دستگاه تامین کننده جریان الکتریکی مستقیم بصورت تک قطبی پیوسته بود. بهینه­سازی پارامترهای pH، جریان الکتریکی، غلظت اولیه سیپروفلوکساسین و زمان واکنش با استفاده از طراحی ترکیبی مرکزی انجام شد و مدل مناسب ارایه شد. در شرایط بهینه فرایند، میزان خوردگی الکترودها، میزان کاهش COD و TOC، تغییرات ایجاد شده در منحنی طیف UV-Vis و طیف­ سنجی FT-IR اندازه­گیری شد. در کلیه مراحل انجام پژوهش، موازین اخلاقی، مراعات گردید.

یافته‌ها: شرایط مناسب فرایند برای حذف آنتی­بیوتیک شامل pH برابر 7/4، جریان الکتریکی 1/5 آمپر، زمان واکنش برابر 30 دقیقه در غلظت اولیه 15 میلی­گرم در لیتر بدست آمد. در این حالت بازده تئوریکی و عملی به ­ترتیب برابر 88/21و 86/37درصد بدست آمد. کاهش COD و TOC به ترتیب برابر 64 و 51 درصد بود. نتایج FT-IR نشان دهنده تغییرات گسترده گروه­ های عاملی در طی فرایند بود. خاصیت هم­افزایی حضور امواج التراسوند با توان 350 وات و 40 کیلوهرتز در فرایند الکتروکواگولاسیون 14 درصد تعیین شد.

نتیجه­ گیری: نتایج بیانگر کارایی نسبتا مناسب فرایند سونوالکتروکواگولاسیون در کاهش میزان سیپروفلوکساسین بود. با استفاده از این روش می­توان پساب حاوی این آلاینده را پس از کاهش غلظت، به محیط دفع نمود.

کلید واژه‌ها: فرایند سونوالکتروکواگولاسیون، مدل­سازی­، سیپروفلوکساسین، طراحی ترکیبی مرکزی، محیط­های آبی

موضوع

فرایند سونو-الکتروکواگولاسیون، طراحی ترکیبی مرکزی، سیپروفلوکساسین، مدلسازی، محیط های آبی

تمام متن:

PDF

مراجع

- Rahmani A, Mehralipour J, Shabanlo A, Majidi S. Efficiency of ciprofloxacin removal by ozonation process with

calcium peroxide from aqueous solutions. The Journal of Qazvin University of Medical Sciences 2015; 19(2):55-64

(In Persian).

- Hernando M, Mezcua M, Fernández-Alba A, Barceló D. Environmental risk assessment of pharmaceutical

residues in wastewater effluents, surface waters and sediments. Talanta 2006; 69(2):334-42.

- Kümmerer K. Resistance in the environment. Journal of Antimicrobial Chemotherapy 2004; 54(2):311-20.

- Carabineiro S, Thavorn-Amornsri T, Pereira M, Figueiredo J. Adsorption of ciprofloxacin on surface-modified

carbon materials. Water Research 2011; 45(15):4583-91.

- Homem V, Santos L. Degradation and removal methods of antibiotics from aqueous matrices–a review. Journal

of Environmental Management 2011; 92(10):2304-47.

- Michael I, Rizzo L, McArdell C, Manaia C, Merlin C, Schwartz T, et al. Urban wastewater treatment plants as

hotspots for the release of antibiotics in the environment: A review. Water Research 2013; 47(3):957-95.

- Mehralipour J, Shabanlo A, Samarghandi M, Zolghadr H. Optimization of affecting parameters on performance

of the electrocoagulation/electroflotation process by combine electrodes (Ti-Al) in Acid Black 1 Dye decolonization

in aqueous. Journal of Color Scince and Technology 2015; 8(4):325-32 (In Persian).

- Farhadi S, Aminzadeh B, Torabian A, Khatibikamal V, Fard MA. Comparison of COD removal from

pharmaceutical wastewater by electrocoagulation, photoelectrocoagulation, peroxi-electrocoagulation and peroxiphotoelectrocoagulation

processes. Journal of Hazardous Materials 2012; 219:35-42.

- Wang S, Wu X, Wang Y, Li Q, Tao M. Removal of organic matter and ammonia nitrogen from landfill leachate

by ultrasound. Ultrasonics Sonochemistry 2008; 15(6):933-37.

- Li J, Song C, Su Y, Long H, Huang T, Yeabah TO, et al. A study on influential factors of high-phosphorus

wastewater treated by electrocoagulation–ultrasound. Environmental Science and Pollution Research 2013;

(8):5397-404.

- Seidmohamadi M, Asgari G, Mehralipour J, Shabanlo A, Almasi H, Zaheri F. Sonochemical oxidation of Acid

Blue 113 by Fe (II)-activated hydrogen peroxide and persulfate in aqueous environments. Water and Wastewater

; 27(2): 2-13 (In Persian).

- Raschitor A, Fernandez CM, Cretescu I, Rodrigo MA, Cañizares P. Sono-electrocoagulation of wastewater

polluted with Rhodamine 6G. Separation and Purification Technology 2014; 135:110-16.

- Ölmez T. The optimization of Cr (VI) reduction and removal by electrocoagulation using response surface

methodology. Journal of Hazardous Materials 2009; 162(2-3):1371-78.

- Li H, Zhang D, Han X, Xing B. Adsorption of antibiotic ciprofloxacin on carbon nanotubes: pH dependence and

thermodynamics. Chemosphere 2014; 95:150-55.

- APHA, AWWA, WEF. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 22nd ed. Washington

DC: American Public Health Association; 2012.

- Xu H-y, Yang Z-h, Zeng G-m, Luo Y-l, Huang J, Wang L-k, et al. Investigation of pH evolution with Cr (VI)

removal in electrocoagulation process: Proposing a real-time control strategy. Chemical Engineering Journal 2014;

:132-40.

- Hasan HA, Abdullah SRS, Kamarudin SK, Kofli NT. Response surface methodology for optimization of

simultaneous COD, NH4+–N and Mn2+ removal from drinking water by biological aerated filter. Desalination 2011;

(1-3):50-61.

- Zeng Z, Zou H, Li X, Sun B, Chen J, Shao L. Ozonation of acidic phenol wastewater with O3/Fe (II) in a

rotating packed bed reactor: Optimization by response surface methodology. Chemical Engineering and Processing:

Process Intensification 2012; 60:1-8.

- Kobya M, Demirbas E, Can O, Bayramoglu M. Treatment of levafix orange textile dye solution by

electrocoagulation. Journal of Hazardous Materials 2006; 132(2-3):183-88.

- Daneshvar N, Oladegaragoze A, Djafarzadeh N. Decolorization of basic dye solutions by electrocoagulation: an

investigation of the effect of operational parameters. Journal of Hazardous Materials 2006; 129(1-3):116-22.

- García-García A, Martínez-Miranda V, Martínez-Cienfuegos IG, Almazán-Sánchez PT, Castañeda-Juárez M,

Linares-Hernández I. Industrial wastewater treatment by electrocoagulation–electrooxidation processes powered by

solar cells. Fuel 2015; 149:46-54.

- Can O. COD removal from fruit-juice production wastewater by electrooxidation electrocoagulation and electro-

Fenton processes. Desalination and Water Treatment 2014; 52(1-3):65-73.

- Şengil İA, Özacar M. The decolorization of CI Reactive Black 5 in aqueous solution by electrocoagulation using

sacrificial iron electrodes. Journal of Hazardous Materials 2009; 161(2-3):1369-76.

- Zhang X, Zhang Y, Zhao H, He Y, Li X, Yuan Z. Highly sensitive and selective colorimetric sensing of antibiotics

in milk. Analytica Chimica Acta 2013; 778:63-69.

- Ali I, Gupta VK, Khan TA, Asim M. Removal of arsenate from aqueous solution by electro-coagulation method

using Al-Fe electrodes. International Journal of Electrochemical Science. 2012; 7:1898-907.

- Aoudj S, Khelifa A, Drouiche N, Hecini M, Hamitouche H. Electrocoagulation process applied to wastewater

containing dyes from textile industry. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 2010;

(11):1176-82.

- Ahmed MG, Harish N, Charyulu RN, Prabhu P. Formulation of chitosan-based ciprofloxacin and diclofenac

film for periodontitis therapy. Tropical Journal of Pharmaceutical Research 2009; 8(1):33-41.

ارجاعات

  • در حال حاضر ارجاعی نیست.