كاربرد فرآيند الكتروفنتون واجد كاتاليست‌هاي هتروژنFe+3 و Fe+2جهت حذف سيپروفلوكساسين از محلول‌هاي آبي

Application of the Electro-Fenton Process Including Fe+2 and Fe+3 Heterogeneous Catalysts to Remove Ciprofloxacin from Aqueous Solutions

زمينه و هدف: سيپروفلوكساسين از جمله آلاينده‌هاي نوظهور و مقاوم به تجزيه بوده و فرآيندهاي تصفيه متداول آب و فاضلاب قادر به حذف كارآمد آن نمي‌باشد. فرآيند الكتروفنتون يكي از مؤثر‌ترين فرآيندها براي تصفيه اين تركيبات شناخته شده است. لذا اين مطالعه با هدف حذف سيپروفلوكساسين توسط روش الكتروفنتون واجد كاتاليست‌هاي هتروژن، آهن دو و سه ظرفيتي صورت گرفت. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه آزمايشگاهي است كه جهت حذف سيپروفلوكساسين از راكتوري با حجم 250 ميلي‌ليتر كه حاوي دو الكترود استيل مش به ابعاد (هشت در يك سانتي‌متر) با فاصله دو سانتي‌متر استفاده گرديد. اثر متغير‌هاي مختلف از قبيل غلظت سيپروفلوكساسين، ميزان جريان، غلظت كاتاليست و زمان واكنش مورد بررسي قرار گرفت. سنجش نمونه‌ها با استفاده از اسپكتروفتومتر در طول موج 275 نانومتر انجام شد. براي طراحي آزمايشات از روش One-factor استفاده شد. يافته‌ها: بيشترين ميزان حذف سيپروفلوكساسين در حضور دو منبع آهن، نانوذره مگنتيت و سولفات آهن، در شرايط بهينه غلظت اوليه سيپروفلوكساسين 20 ميلي‌گرم بر ليتر، غلظت كاتاليست 1 گرم بر ليتر، ميزان جريان 120 ميلي‌آمپر، غلظت پراكسيد هيدروژن 100 ميلي‌گرم بر ليتر، زمان تماس 45 دقيقه و pH برابر 3، به ترتيب 97/89 و 99/99 درصد مي‌باشد. نتيجه‌گيري: نتايج نشان داد فرايند الكتروفنتون قادر به حذف سيپروفلوكساسين از محلول‌هاي آبي است ولي به دليل امكان بازيافت و استفاده مجدد نانو ذرات پيشنهاد مي‌گردد در اين فرآيند از نانوذرات مگنتيت به عنوان منبع آهن استفاده گردد.

Background and Objectives: Ciprofloxacin is an emerging and degradable pollutant that cannot be efficiently removed by common water and wastewater treatment processes. Electro-Fenton process is one of the most effective processes for the treatment of these compounds. Hence, the present study aimed to remove ciprofloxacin by Electro- Fenton method with heterogeneous catalysts, Fe+2 and Fe+3. Materials and Methods: In this laboratory study, a reactor with 250 ml capacity, containing two mesh stainless steel (1×8cm) with a spacing of 2 centimeters, was used to remove ciprofloxacin. The effect of different factors such as ciprofloxacin concentration, current density, catalyst concentration and reaction time were investigated. Sampling was performed using spectrophotometer at 275 nm. One-factor method was used to design the experiments. Results: The highest removal rate of ciprofloxacin in the presence of two iron sources, magnetite nanoparticles and iron sulfate, under optimal initial concentration of ciprofloxacin 20 mg/L, catalyst concentration=1 g/L, current density=120 mA, hydrogen peroxide concentration=100 mg/L, contact time= 45 minutes and pH=3 were 97.89 % and 99.99%, respectively. Conclusion: The results showed that Electro-Fenton process can remove ciprofloxacin from aqueous solutions, but it is recommended to use magnetite nanoparticles as iron sources due to recycling and reuse possibility of nanoparticles.