دنيتريفيكاسيون هيدروژنوتروفيك آب با استفاده از نانو ذرات آهن ظرفيت صفر(Fe0)

Hydrogenotrophic Denitrification of Water Using Zero Valent Iron Nano Particles

زمينه و هدف: نيترات يكي از آلاينده هاي مهم آب مي باشد كه مي تواند بر سلامتي انسان و حيوانات اثر و باعث اتروفيكاسيون منابع آب گردد لذا ممكن است حذف آن از منابع آب به وسيله سيستم هاي تصفيه لازم باشد. در اين مطالعه، دنيتريفيكاسيون هيدروژنوتروفيك با استفاده از هيدروژن توليدي توسط آهن ظرفيت صفر براي حذف نيترات و امكان پذيري استفاده از آن مورد ارزيابي قرار گرفته است. روش بررسي: مطالعه به صورت منقطع در بطري هاي 250 ميلي ليتري در دماي oC 35-20 در شرايط آنوكسيك انجام شده است. غلظت اوليه نيترات در mg N/L 20 تنظيم و در سه سري مجزا مورد آزمايش قرار گرفت. محيط هاي سري اول شامل باكتري هاي دنيتريفاير و Fe0 ، محيط هاي سري دوم فقط Fe0 ، و به محيط هاي سري سوم هيچ ماده اي اضافه نشده و به عنوان كنترل مورد استفاده قرار گرفته است. اثر Fe+2 و درجه حرارت نيز مورد ارزيابي قرار گرفته است. يافته ها: نتايج نشان داده است كه در راكتور حاوي باكتري ها و Fe0 ، در طي دو روز 97 درصد نيترات احيا شده است در حالي كه در محيطي كه فقط از آهن ظرفيت صفر استفاده شده است فقط 30 درصد كاهش در دماي 30 درجه سانتيگراد را نشان داده است. Fe+2 توليدي در اثر خوردگي Fe0 نيز مي تواند به عنوان دهنده الكترون براي نيترات عمل نمايد. احياي بيولوژيكي و شيميايي نيترات متاثر از دما بوده و با كاهش دما ميزان احيا نيترات كاهش مي يابد. نتيجه گيري: اين مطالعه نشان داده است كه استفاده از Fe0 به عنوان منبع الكترون براي احياي بيولوژيكي نيترات قابل كاربرد بوده و استفاده از آن مضرات همراه با دنيتريفيكاسيون بيولوژيكي معمول نظير لجن توليدي و گاز هيدروژن قابل انفجار را تا حدي مرتفع مي نمايد.

Backgrounds and Objectives: Nitrate is a water contaminant that can cause health problems in human and animals, in addition to eutrophication of the water body. So, Nitrate-contaminated water may be treated by treatment systems. In this study, hydrogenotrophic denitrification using hydrogen produced by Fe° as an electron donor to nitrate removal was evaluated to assess the feasibility of employing Fe° in the biological nitrate treatment. Materials and Methods: Batch experiments were conducted using 250 ml amber bottles at 20-35°C under anoxic conditions. The nitrate concentration in each reactor was 20 mg N/L and triplicate samples were prepared for the following treatment: Fe° plus cells, Fe° only, and control. The effect of Fe+2 and temperature on nitrate reduction was evaluated. Results: 97 percent of Nitrate was reduced within 2 day in a Fe°-cell reactor, while only 30% of the nitrate was abiotically reduced over 2 day at 30 °C. Fe+2, which is produced during anaerobic iron corrosion in the Fe°-cell system, might act as an electron donor for nitrate. Abiotic reduction and microbial reduction of nitrate was significantly affected by temperature conditions. The reduction rate decreased as the temperature deceased. Conclusion :This study demonstrated the potential applicability of employing Fe° as a source of electrons for biological nitrate reduction. Use of Fe° for microbial nitrate reduction can obviate the disadvantages associated with traditional biological denitrification that relies on the use of organic substrates or explosive hydrogen gas.