بررسی کارایی فرآیند نانو/ پرسولفات (nZVI / PS) در حذف مترونیدازول از محیط‌های آبی

Persian Abstract

مقدمه: محصولات دارویی به‌ویژه آنتی‌بیوتیک‌ها ازجمله آلاینده‌های نوپدیدی می‌باشند که به دلیل خاصیت تجمعی، اثرات سوء مختلف و ایجاد مقاومت‌های دارویی، نگرانی‌های عمده‌ای را در کنترل محیط‌زیست ایجاد نموده‌اند. ازاین‌رو هدف این پژوهش، بررسی راندمان حذف مترونیدازول (MTZ) از محیط‌های آبی با استفاده از فرایند نانو/ پرسولفات (nZVI / PS)، سمیت ورودی و خروجی راکتور و نیز بررسی محصولات جانبی حاصل از واکنش تعیین گردید. روش کار: این مطالعه تجربی در مقیاس آزمایشگاهی و در سیستم بسته انجام گرفت. در این مطالعه تأثیر فاکتورهایی مثل pH محلول (۱۱- ۳)، زمان واکنش (5-150 دقیقه)، دوز نانوذره (0/025-2 گرم در لیتر)، غلظت پرسولفات (0/1-3/33 میلی مول) و غلظت اولیه مترونیدازول (1-120 میلی‌گرم در لیتر) بر روی راندمان حذف موردمطالعه قرار گرفتند. سنجش میزان مترونیدازول با استفاده از دستگاه‌ HPLC صورت گرفت. نتایج: نتایج این مطالعه نشان داد که نانو ذرات تولیدی با روش سنتز سبز دارای ابعاد زیر 100 نانومتر می‌باشد. بیشترین راندمان حذف مترونیدازول در pH بهینه 3 به دست آمد. همچنین نتایج نشان داد که در زمان تماس 30 دقیقه و غلظت اولیه مترونیدازول 25 میلی‌گرم در لیتر راندمان حذف برابر 90/3 درصد می‌باشد. دوز بهینه و اقتصادی کاتالیست حاصل از سنتز سبز برابر با 0/5 گرم در لیتر و پرسولفات نیز برابر با 1/85 میلی مول به دست آمد. همچنین در کروماتوگرام حاصل از دستگاه LC-MS تعداد 7 جرم (محصول جانبی) مشاهده شد. طی انجام تست سمیت میکربی، کاهش سمیت به میزان 70 درصد برای اشرشیاکلی و 53/8 درصد برای استافیلوکوکوس آرئوس به دست آمد. بحث و نتیجه‌گیری: نتایج حاصل از این مطالعه کارایی قابل‌قبول فرآیند نانو/پرسولفات در تجزیه آنتی‌بیوتیک مترونیدازول را نشان دادند که افزایش راندمان 62/4 درصدی، کاهش سمیت میکربی، سمیت و خطرات کمتر محصولات حاصل از اکسیداسیون نسبت به مترونیدازول تأییدکننده کارایی بالای فرآیند می‌باشد.

Title

Efficiency of Nano/Persulfate Process (nZVI / PS) in Removing Metronidazole from Aqueous Solution

English Abstract

Introduction: Pharmaceuticals, especially antibiotics, are newborn contaminants Due to its cumulative nature, adverse effects and drug resistance; it has created a major concern for environmental control. An example of these antibiotics is metronidazole (MTZ). Therefore, the purpose of this study was to determine the efficiency of removal of MTZ from aqueous solution using the nano/persulfate process (nZVI/PS). Materials and Methods: This experimental study was conducted on a laboratory scale and in a batched system. The effects of factors such as pH of solution (3-11), reaction time (5-150 min), dose of nanoparticle (0.025-2 g/L), the concentration of persulfate (0.1-3.33 mmol), and the initial concentration of metronidazole (1-120 mg/L) were studied on the removal efficiency. Metronidazole was measured by HPLC device. Results: The results of this study showed that at the optimal pH 3, the highest removal efficiency of metronidazole was obtained. With a 30 minute contact time and 25 mg/L initial concentration of metronidazole, the removal efficiency was 90.3%. The optimal and economical dose of nZVI was also obtained at 0.5 g/L and persulfate was 1.85 mM. Also in the chromatogram obtained from LC-MS system 7 masses (by-product) was observed. During the microbial toxicity test, toxicity was reduced by 70% for Escherichia coli and 53.8% for Staphylococcus aureus. Discussion and Conclusion: The results of this study showed the acceptable performance of the nano/persulfate process in the removal of metronidazole. Increasing the efficiency of 62.4%, reducing microbial toxicity, toxicity and lower risks of oxidation products than metronidazole, confirms the high efficiency of the process.

Document Downloads