بررسي كارايي فرايند ازن‌ زني كاتاليزوري با نانو ذرات Fe/MgO در تخريب آنتي بيوتيك سفازولين از محيط هاي آبي

Performance of Catalytic Ozonation by Fe/MgO Nanoparticle for Degradation of Cefazolin from Aqueous Environments

سابقه و هدف: از آن جايي‌ كه روش‌هاي تصفيه متداول، توانايي پاييني در تخريب و حذف آنتي‌بيوتيك‌ها از محيط‌ هاي آبي دارند، استفاده از روش‌هاي اكسيداسيون پيشرفته امري ضروري به نظر مي‌رسد. هدف از اين مطالعه بررسي كارايي فرايند ازن زني كاتاليزوري در تخريب آنتي‌بيوتيك سفازولين از محيط‌هاي آبي و تعيين تاثير پارامترهاي مختلف بر كارايي فرايند بود. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه تجربي، تاثير پارامتر(2-10) pH ؛ غلظت اوليه سفازولين (mg/L 5-45)؛ دوز كاتاليزور (mg/L 1-0/25)، غلظت گاز ازن (mg/L.min 1-5) و ترت بوتانول (mg/L 0/2)، تاثير هم‌ افزايي پارامترها و كاهش COD و TOC پس از انجام فرايند مورد سنجش قرار گرفت. غلظت سفازولين و مقادير COD توسط دستگاه اسپكترو فوتومتر و مقدار TOC توسط TOC آناليزر تعيين شد. تصاوير SEM، آناليز BET و پراش اشعه X از نانو ذره تهيه شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه بالاترين كارايي فرايند، در شرايط بهينه به دست آمده pH برابر 8، دوز كاتاليزور برابر 0/5 گرم در ليتر، دبي ورودي ازن برابر 5 ميلي‌گرم در ليتر در دقيقه و غلظت اوليه سفازولين برابر 5 ميلي‌گرم بر ليتر، برابر 92/01 درصد مشاهده شد. حضور ترت بوتانول باعث كاهش كارايي فرايند شد. هم چنين ميزان حذف COD برابر 55 درصد و ميزان حذف TOC برابر 42 درصد گزارش شد. استنتاج: نتايج مطالعه نشان داد كه فرايند، كارايي مناسبي در تخريب و معدني‌سازي سفازولين دارد و مي‌توان از اين روش براي تصفيه پساب هاي حاوي اين آلاينده استفاده نمود. عدم توليد لجن و محصولات جانبي از ويژگي هاي بارز اين فرايند است. فرايند براي حذف شاخص COD و TOC به مدت زمان بالاتري نياز خواهد بود.

Background and purpose: Conventional treatment processes do not have good efficiency in degradation and removal of antibiotics from aqueous environments, therefore, using advanced oxidation processes seems to be necessary. The aim of this study was to evaluate the performance of catalytic ozonation for degradation of cefazolin from aqueous environments and the effect of various parameters on the performance of this process. Materials and methods: In this experimental study after applying the process, the effect of different parameters were measured including pH (2-10), initial concentration of cefazolin (5-45 mg/L), catalyst dose (0.25-1 gr/L), ozone concentrations (1-5 mg/L.min), TBA concentration (0. 2mg/L) as a radical scavenger, the synergistic effect of the parameters, and reducing COD and TOC. Cefazolin concentrations and COD levels were measured by a spectrophotometer after the process and TOC was measured by TOC analyzer. Then the SEM images, BET analysis of nanoparticles, and XRD were prepared. Results: The optimum condition for the highest efficacy of the process was found to be pH 8, catalyst dose 0.5 gr/L, O3 concentration 5 mg/L.min and cefazolin concentration 5 mg/L. At this optimal condition the efficiency of process was 92.01%. In presence of TBA, the efficiency of process reduced. The efficiency of process in COD and TOC removal was 55% and 42%, respectively. Conclusion: The results showed that the process conducted in this study was useful in degradation and mineralization of cefazolin, and can be used in treatment of wastewater containing pollutants. One of the main features of this process is that it does not produce sludge and by-products. Removal of COD and TOC needs more reaction time.