بهينه سازي تجزيه سونوشيميايي آنتي بيوتيك سيپروفلوكساسين با پرسولفات فعال شده توسط نانو ذرات آهن صفر ظرفيتي با روش طراحي تركيبي مركزي

Optimization of Ciprofloxacin Antibiotic Sonochemical Degradation with Persulfate Activated by Nano Zero-Valent Iron by Central Composite Design Method

زمينه و هدف: آنتي بيوتيك ها به دليل خاصيت تجمعي و مقاومت دارويي مشكلات عمده زيست محيطي ايجاد نموده اند. هدف از اين مطالعه بهينه سازي تجزيه سونوشيميايي سيپروفلوكساسين در فرآيند US/PS/nZVI از محيط هاي آبي با كاربرد روش طراحي تركيبي مركزي بود. روش كار: در اين مطالعه تجربي تاثير پارامترهاي مستقل نظير: pH محلول، غلظت PS و nZVI در تجزيه سيپروفلوكساسين مورد بررسي قرار گرفت. بعد از بهينه سازي فرآيند، هم افزايي تجزيه و تاثير زمان ماند تعيين شد. غلظت آنتي بيوتيك در تمامي نمونه ها ثابت و برابر 50mg/L بود. اندازه گيري آنتي بيوتيك بر اساس كاهش COD مطابق دستورالعمل 5220 .C كتاب استاندارد متد انجام شد. براي تعيين ويژگي nZVI سنتز شده از تصوير ميكروسكوپ عبور الكتروني (TEM) استفاده شد. يافته ها: نتايج نشان داد pH اوليه محلول پارامتر اصلي در فرآيند مذكور بود و مقدار بهينه برابر 4/5 تعيين شد. در غلظت اوليه COD برابر 195mg/L (معادل 50mg/L آنتي بيوتيك)؛ غلظت بهينه PS و nZVI به ترتيب 1200 و mg/L 120 بدست آمد. در اين شرايط و بعد از 60min از فرآيند، كارايي حذف مشاهده شده در حدود 57 % بدست آمد. براي فرآيند US/PS/nZVI هم افزايي تجزيه در شرايط بهينه در حدود 42/55 % بود. در بررسي تاثير زمان ماند در شرايط بهينه، بعد از 180min درحدود 94 % از COD حذف شد. نتيجه گيري: نتايج حاصل از اين مطالعه كارايي قابل قبول فرآيند US/PS/nZVI در تجزيه آنتي بيوتيك سيپروفلوكساسين را تاييد كرد.

Background & aim: Antibiotics considered a major problem into the environment due to their accumulation feature and drug resistance. The aim of this study was optimization of ciprofloxacin antibiotic sonochemical degradation in US/PS/nZVI process by Central Composite Design method. Methods: In this experimental study the effects of independent variables such as pH of solution, PS and nZVI concentrations on antibiotic degradation were investigated. After optimization, the synergistic degradation and the effect of detention time was determined. Antibiotic concentration was constant at 50 mg/L for all the samples. Antibiotic concentration was measured on the basis of COD reduction according to 5220 C of Standard Methods. For characterization of prepared nZVI particle, the transmission electron microscope image (TEM) was used. Results: The results indicated the pH as a principal variable with the optimal value of 4.5 for this process. At initial concentration of 195 mg/L COD (equal 50 mg/L antibiotic), the optimal concentration of PS and nZVI were obtained at 1200 and 120 mg/L, respectively. At this condition removal efficiency of 57% was obtained after 60 min. At optimal conditions for US/PS/nZVI process the synergistic degradation was almost 42.55%. In investigating the effects of detention time, 94% of COD was removed after 180 min. Conclusion: The results of this study confirmed the acceptable efficiency of US/PS/nZVI process in degradation of ciprofloxacin antibiotic.