بررسي كارايي فرآيند اكسيداسيون پيشرفته فنتون در كاهش آنتي بيوتيك سولفاديازين از محيط آبي

Investigation of the efficiency of Fenton’s advanced oxidation process in sulfadiazine antibiotic removal from aqueous solutions

چكيده زمينه و هدف: امروزه نگراني‎هاي جهاني در مورد تاثير باقيمانده‎هاي آنتي‎بيوتيك بر محيط زيست افزايش يافته و كنترل تخليه آنها مورد توجه قرار گرفته است. اين پژوهش با هدف بررسي كارايي فرآيند اكسيداسيون فنتون(H2O2/Fe+2) در كاهش آنتي‎بيوتيك سولفاديازين از محيط‎هاي آبي انجام گرفت. مواد و روش‎ها: اين تحقيق يك مطالعه تجربي- آزمايشگاهي بود. فاضلاب سنتتيك حاوي غلظت‎هاي 079/0، 19/0 و 47/0 ميلي مولار از آنتي‎بيوتيك سولفاديازين تحت تصفيه با فرآيند فنتون قرار گرفت. سپس تاثير تغيرات غلظت اوليه آنتي‎بيوتيك، نسبت مولي واكنش گرها، غلظت [Fe+2]، [H2O2]، زمان تماس و pH بر حذف آنتي‎بيوتيك، ارزيابي و شرايط بهينه براي هر يك از پارامترهاي مذكور تعين گرديد. پساب خروجي به منظور سنجش آنتي بيوتيك باقيمانده، توسط HPLC-UV آناليز گرديد. يافته‏ها: نتايج نشان داد پارامترهاي بهينه در انجام فرآيند فنتون به منظور حذف آنتي‎بيوتيك سولفاديازين به ترتيب شامل pH برابر با 5/3 ، نسبت مولي[H2O2]/[ Fe+2] برابر با 5/1 و زمان تماس 15 دقيقه مي‎باشد. با اعمال اين شرايط راندمان حذف آنتي‎بيوتيك در غلظت‎هاي 079/0، 19/0 و 47/0 ميلي مولار به ترتيب برابر با 82/99 درصد، 97/97 درصد و 23/78 درصد و ميزان حذف COD فاضلاب، 33/83 درصد، 57/78 درصد و 57/78 درصد بود. نتيجه‏گيري: آزمايشات انجام شده نشان دهنده كارايي موثر فرآيند اكسيداسيون فنتون در حذف فاضلاب حاوي آنتي‎بيوتيك سولفاديازين مي‎باشد. كارايي اين روش در حذف ساير آنتي‎بيوتيك‎هاي مقاوم به تصفيه بيولوژيكي نيز مي‎تواند مورد بررسي قرار گيرد. واژگان كليدي: فرآيند اكسيداسيون پيشرفته، محيط آبي، واكنش فنتون، آنتي بيوتيك سولفاديازين

Abstract Background: Nowadays, international concern about the impact of antibiotic residues on the environment increased and their removal has received a lot of consideration. The aim of this study was to investigate the efficiency of Fenton’s advanced oxidation process (H2O2/Fe+2) in sulfadiazine antibiotic removal from aqueous solutions. Materials and Methods: An experimental-laboratory scale study was done on a synthetic wastewater containing sulfadiazine antibiotic with 0.079, 0.19, and 0.47 mM concentrations under Fenton’s process. Then optimal values of affecting parameters, such as initial antibiotic concentration, molar ratio of reagents, [Fe+2] and [H2O2] concentration, detention time, and pH, were determined. The discharged effluent analyzed by HPLC-UV to identify the antibiotic residues. Results: The results showed that the optimal parameters in the Fenton’s oxidation process to remove the sulfadiazine included antibiotics at pH 3.5, molar ratio of [H2O2] / [Fe +2] equal to 1.5, and contact time of 15 minutes, respectively. In these optimal conditions, the efficiency of removal of antibiotic in concentrations of 0.079, 0.19, and 0.47 mM were 99.82%, 97.97% and 78.23% and the wastewater COD removal degrees were 83.33%, 78.57%, and 78.57%, respectively. Conclusion: The experiments showed the efficient removal of sulfadiazine antibiotic in wastewater by Fenton’s oxidation process. The efficiency of this method can also be considered in eliminating other antibiotics resistant to biological treatment. Keywords: Advanced oxidation process, Aqueous solution, Fenton’s reaction, Sulfadiazine antibiotic