ارزیابی کارایی فرآیند ازناسیون کاتالیز شده با براده آهن و مخلوط براده آهن/کربن فعال در حذف سولفامتوکسازول از محلولهای آبی

Abstract

مقدمه: آنتی بیوتیکها از جمله ترکیبات آلی مقاوم به تجزیه بیولوژیک هستند و معمولا توسط فرآیندهای متداول تصفیه فاضلاب قابل حذف نیستند. بنابراین، غلظتهایی در حد نانوگرم تا میکروگرم در لیتر از آنها در منابع آبی یافت میشوند. در سالهای اخیر استفاده از فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته به منظور تجزیه و معدنی سازی ترکیبات آلی مقاوم مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. یکی از فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، فرآیند ازناسیون کاتالیزوری میباشد. استفاده از کاتالیزور، عمدهترین مشکلات فرآیند ازناسیون تنها را که عبارتند از قابلیت انحلال و پایداری پایین ازن در آب و واکنش آهسته با برخی از ترکیبات آلی، از بین میبرد. علاوه بر این، کاتالیزورهایی مانند براده آهن و کربن فعال دارای مزایایی همچون ارزان بودن، در دسترس بودن، پایداری بالا و قابلیت استفاده مجدد هستند. بنابراین، هدف اصلی این مطالعه بررسی عملکرد فرآیند ازناسیون کاتالیز شده با براده آهن و مخلوط براده آهن و کربن فعال در حذف آنتی بیوتیک سولفامتوکسازول از پساب سیستم تصفیه بیولوژیکی بود. مواد و روشها: به منظور انجام این تحقیق از پساب تصفیه خانه فاضلاب شهری قراملک تبریز به عنوان محیط واکنش استفاده شد. پس از عبور دادن نمونههای پساب از فیلتر 0/45میکرومتر، غلظتهای مشخصی از سولفامتوکسازول ( 5 ،3 ،1و 20میلیگرم بر لیتر) به آنها اضافه شد. اثر 7 ،3( pHو )10نیز در زمانهای واکنش یک الی 60دقیقه بررسی شد. بررسی راندمان فرآیندها، بررسی اثر ترت بوتانول، CODو میزان رسوبات تشکیل شده ناشی از فرآیند ازناسیون کاتالیز شده با براده آهن برای تمامی pHها و در زمانهای یک الی 60دقیقه صورت پذیرفت. بررسی اثر ماتریکس، ،LC-MS/MS ،TOCاندازهگیری ازن محلول و خروجی در pHخنثی و برای2 زمانهای یک الی 60دقیقه انجام گرفت. در نهایت، دادههای تجربی با استفاده از نرم افزار آماری .) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتIBM SPSS Statistics 19, SPSS Inc., USA( ،SPSS یافتهها: نتایج نشان داد که راندمان فرآیند ازناسیون در حذف سولفامتوکسازول در تمامی pHها از ازناسیون کاتالیز شده با براده آهن بیشتر است. راندمان حذف TOCنیز در دو فرآیند مزبور، بعد از گذشت 60دقیقه از واکنش تفاوت معنیداری با یکدیگر ندارد ( .)p<0/05با این حال میزان حذف CODدر فرآیندهای کاتالیزوری به ویژه در pHقلیایی از ازناسیون بیشتر بود و غلظت CODاز 122به 11میلیگرم بر لیتر در انتهای واکنش رسید. میزان رسوبات تشکیل شده در ازناسیون کاتالیز شده با براده آهن نیز در pHقلیایی ( 3/1میلیگرم) از pHاسیدی ( 5/3میلیگرم) و خنثی ( 10/3میلیگرم) کمتر بود. از مقایسه کلی سه فرآیند مورد مطالعه میتوان نتیجه گرفت که فرآیند ازناسیون کاتالیز شده با مخلوط براده آهن و کربن فعال بیشترین راندمان را در حذف 99/44( SMXدرصد در 10دقیقه،) 96( CODدرصد در 60دقیقه) و 45( TOCدرصد در 60دقیقه) دارد. نتیجهگیری: نتایج نشان داد که مخلوط براده آهن و کربن فعال به عنوان کاتالیزور راندمان بهتری در حذف و معدنیسازی سولفامتوکسازول دارد. علاوه بر این اگرچه راندمان فرآیند ازناسیون کاتالیز شده با براده آهن در حذف سولفامتوکسازول کمتر از فرآیند ازناسیون بود، با این حال به دلیل تقویت حذف CODبه نظر میرسد که استفاده از ضایعات براده آهن به عنوان یک کاتالیزور ارزان قیمت در ازناسیون فاضلابهای حاوی ترکیبات آلی مقاوم دارای ارزش زیست محیطی و اقتصادی میباشد