بررسي حذف فتوكاتاليستي اشرشياكلي و استرپتوكوكوس فكاليس از آب به‌كمك نانوذرات تثبيت‌شده اكسيد روي

Photocatalytic Removal of Escherichia Coli and Streptococcus Faecalis from Water Using Immobilized ZnO Nanoparticles

زمينه و هدف: در بين روش‌هاي مختلف تصفيه آب، فرآيندهاي فتوكاتاليستي، به‌عنوان يك تكنولوژي جديد و موثر با پتانسيل مناسب براي حذف آلاينده‌هاي معدني، آلي و عوامل ميكروبي از آب كاربرد دارند. اين تحقيق با هدف مطالعه حذف فتوكاتاليستي باكتري‌هاي اشرشياكلي و استرپتوكوكوس فكاليس به‌عنوان شاخص‌هاي اصلي آلودگي ميكروبي آب شرب، به‌كمك نانوذرات تثبيت‌شده اكسيد روي بر روي صفحات شيشه صورت گرفت. روش بررسي: در اين مطالعه ابتدا ويژگي‌هاي نانوذرات اكسيد روي با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني (SEM) مجهز به سيستم EDX و روش تفرق اشعه ايكس (XRD) تعيين گرديد، سپس نانوذرات اكسيد روي به ‌روش حرارتي بر روي صفحات شيشه‌اي تثبيت شد. نمونه‌هاي آب حاوي باكتري‌هاي مورد مطالعه در معرض شدت تابش‌هاي مختلف پرتو فرابنفش قرار گرفت، و اثر شدت و مدت تابش، تعداد باكتري‌ها، تعداد لايه‌هاي تثبيت‌شده نانوذرات اكسيدروي و شدت جريان راكتور در حذف فتوكاتاليستي ارزيابي گرديد. يافته‌ها: حذف بهينه فتوكاتاليستي براي هر دو باكتري اشرشياكلي و استرپتوكوكوس فكاليس با استفاده از يك لايه نانوذرات تثبيت‌شده اكسيد روي و تحت تابش پرتوهاي فرابنفش UV-A با شدت تابش µW.s/cm2360 در طي زمان 40-2 و 50-2 دقيقه ml100/CFU1000-10 بود. كارايي راكتورها با افزايش مدت و شدت تابش، µW.s/cm2360 افزايش يافت و با افزايش تعداد باكتري‌ها كاهش نشان داد. همچنين باكتري‌هاي استرپتوكوكوس فكاليس نسبت به اشرشياكلي در مقابل فرآيندهاي فتوكاتاليستي مقاوم‌تر بودند. نتيجه‌گيري: حذف فتوكاتاليستي عوامل باكتريايي از آب به‌ كمك نانوذرات تثبيت‌شده اكسيد روي بر روي صفحات شيشه و تكنولوژي جديد، فرآيندي موثر در حذف آلاينده‌هاي ميكروبي آب مي‌باشد، كه مي‌تواند در گندزدايي آب نيز مطرح گردد.

Background and Objectives: Among different water treatment methods, photocatalytic process is applied as a new efficient technology with appropriate potential to remove inorganic, organic and microbial contaminants from water. This study aimed to evaluate photocatalytic removal of Escherichia coli and Streptococcus faecalis bacteria as microbial indicators of drinking water using immobilized ZnO nanoparticles on glass plates. Methods: In this study, at first characteristics of ZnO nanoparticles were determined using scanning electron microscope (SEM) equipped with EDX system and X-ray diffraction (XRD), then ZnO nanoparticles were immobilized on glass plates using thermal method. The water samples containing the studied bacteria were irradiated by different intensities of UV-A and the effects of intensity and duration of irradiation, number of bacteria, number of immobilized ZnO nanoparticles layers, and reactor flow on the photocatalytic removal of the bacteria were evaluated. Results: The optimal photocatalytic removal for both Escherichia coli and Streptococcus faecalis bacteria using one layer of immobilized ZnO nanoparticles, under 360 µWs/cm2 UV-A radiation for 2-40 and 2-50 minutes was 10-1000 CFU/100 ml. Photocatalytic process efficiency was promoted by increasing the duration and intensity of radiation intensity up to 360µWs/cm2 and was decreased by increasing the numbers of bacteria. In addition, Streptococcus faecalis bacteria were more resistant to photocatalytic process than Escherichia coli. Conclusion: photocatalytic removal of bacterial contaminations using immobilized ZnO nanoparticles on glass plates is a novel technology and effective process that could be considered for water disinfection.