پديد آورندگان :
احمدي برشاهي، پريسا دانشگاه علم و صنعت ايران - دانشكده مهندسي عمران - گروه آب و محيط زيست، تهران، ايران , حسني زنوزي، مريم دانشگاه علم و صنعت ايران - دانشكده مهندسي عمران - گروه آب و محيط زيست، تهران، ايران , سعيدي، محسن دانشگاه علم و صنعت ايران - دانشكده مهندسي عمران - گروه آب و محيط زيست، تهران، ايران
كليدواژه :
آنتي‌بيوتيك , حذف ريفامپين , انعقاد الكتريكي , بررسي فني- اقتصادي , روش طراحي آزمايش OFAT
چكيده فارسي :
آنتي‌بيوتيك‌ها كه به‌طور وسيعي در سراسر جهان توليد و استفاده مي‌شوند، در زمره آلاينده‌هاي نوظهور طبقه‌بندي مي‌شوند. اين تركيبات آلي قابليت حذف توسط بسياري از روش‌هاي متداول تصفيه را ندارند. تخليه مستمر فاضلاب‌هاي حاوي آنتي‌بيوتيك به محيط‌هاي آبي مي‌تواند منجر به اثرات سوء طولاني مدت بر حيات آبزيان و سلامت انسان شود. ريفامپين پرمصرف‌ترين آنتي‌بيوتيك براي درمان بيماري سل است. به‌همين دليل حذف آن از آب و فاضلاب اهميت زيادي دارد. انعقاد الكتريكي يكي از روش‌هاي پيشرفته تصفيه است كه به‌طور مؤثر در حذف تركيبات پيچيده آلي از جمله داروهاي شيميايي استفاده شده است. اين پژوهش با هدف بررسي جنبه‌هاي فني- اقتصادي فرايند انعقاد الكتريكي براي حذف آنتي‌بيوتيك ريفامپين از محلول‌هاي آبي انجام شد. در اين پژوهش تأثير پارامترهاي pH اوليه، ولتاژ، سرعت اختلاط، غلظت اوليه ريفامپين، مدت زمان فرايند، فاصله ميان الكترودها و شكل و چيدمان الكترودها در داخل راكتور بر كارايي حذف ريفامپين توسط فرايند انعقاد الكتريكي و همچنين بر هزينه عملياتي فرايند بررسي شد. فرايند انعقاد الكتريكي در يك سيستم ناپيوسته با استفاده از يك راكتور يك ليتري و محلول مصنوعي حاوي ريفامپين به انجام رسيد. آزمايش‌ها توسط روش تك‌عاملي طراحي شد و از پارامتر آماري انحراف معيار نسبي براي مقايسه شدت اثرگذاري پارامترها بر فرايند و هزينه‌هاي آن استفاده شد. بر اساس نتايج به‌دست آمده، در شرايط بهينه شامل pH اوليه 5، فاصله الكترودها 1 سانتي‌متر، ولتاژ 20 ولت، سرعت اختلاط نمونه 200 دور در دقيقه، غلظت اوليه ريفامپين 10 ميلي‌گرم در ليتر، زمان 30 دقيقه و استفاده از الكترودهاي مشبك با چيدمان موازي، كارايي حذف آنتي‌بيوتيك ريفامپين و هزينه‌هاي عملياتي به‌ترتيب 49/92 درصد و 89 دلار آمريكا به‌ازاي هر كيلوگرم ريفامپين حذف شده به‌دست آمد. باتوجه به مقدار به‌دست آمده براي RSD، از ميان تمام پارامترهاي بررسي شده، مدت زمان فرايند، غلظت اوليه ريفامپين، ولتاژ و pH اوليه مؤثرترين پارامترها بر كارايي حذف ريفامپين و هزينه عملياتي بودند. به‌طور كلي نتايج اين پژوهش نشان داد كه فرايند انعقاد الكتريكي، قابليت زيادي براي حذف آنتي‌بيوتيك ريفامپين از آب دارد.
چكيده لاتين :
Antibiotics, which are extensively produced and used all over the world, are considered as emerging contaminants. These organic compounds cannot be efficiently removed by traditional methods applied in wastewater treatment plants. Continuous discharge of antibiotic-containing wastewaters into the aquatic environments can lead to long-term adverse effects on aquatic life and human health. Rifampin is the most widely used antibiotic for treatment of tuberculosis. For this reason, its removal from water and wastewater is of high importance. Electrocoagulation is an advanced treatment method which has been effectively applied for removal of complex organic compounds such as chemical drugs. The main aim of the present study is to investigate the techno-economic aspects of the EC process for removal of RIF antibiotic from aqueous solution. In this study, effects of different parameters including initial pH, voltage, stirring speed, initial RIF concentration, reaction time, inter-electrode distance (die), shape of electrodes and their arrangement inside the reactor were evaluated on RIF removal efficiency using the EC process and its operating costs. The EC process was induced in batch mode using a 1 L reactor and synthetic RIF containing solution. The experiments were designed by one-factor-at-a-time method and relative standard deviation was used to compare the grade of the effect of the parameters on removal efficiency and operating costs of the process. Based on the obtained results, under optimal conditions, i.e., initial pH of 5, die of 1 cm, voltage of 20 volt, stirring speed of 200 rpm, initial RIF concentration of 10 mg/l, reaction time of 30 min and hole-punched shape electrodes in horizontal arrangement, the removal efficiency and the operating costs of the process reached about 92.49% and 89 US$/kg RIF removed, respectively. According to RSD values, among all the parameters investigated, reaction time, initial RIF concentration, voltage and initial pH were distinguished as the most effective ones on both RIF removal efficiency and operating costs. Generally, results of the study showed that the EC process has a high ability for removal of RIF antibiotic from water.
