مطالعه اثر حمايت‌كننده الكتروليتي سديم كلرايد در حذف الكتروشيميائي اسپور باسيلوس سوبتيليس از آب آشاميدني

Study of sodium chloride supporting electrolyte on electrochemical removal of Bacillus subtilis spores from drinking water

زمینه و هدف: امروزه كریپتوسپوریدیوم پاروم به عنوان یكی از عوامل بیماری‌زای مهم منتقله از آب با مقاومت زیاد در برابر روش‌های متداول گند‌زدایی و با توان ایجاد مشكلاتی در منابع آب مطرح است. بدلیل مشكلات مطرح در مطالعات كریپتوسپوریدیوم، جهت برآورد غیرفعال سازی و ارزیابی كیفیت آب، استفاده از اسپور باسیلوس سوبتیلیس غیر بیماری‌زا به عنوان مدل توصیه شده است. از سوی دیگر، در سال‌های اخیر توجه ویژه ای به فرایندهای الكتروشیمی به عنوان یك تكنولوژی سازگار با محیط زیست و كارامد در تصفیه و گندزدایی آب شده است. هدف از انجام این تحقیق، ارائه روشی جهت ارتقاء كیفیت آب آشامیدنی است. روش بررسی: در این تحقیق، سیستم الكتروشیمی حاوی الكترودهای استیل به ابعاد cm 4 × 8 در حجم mL 200 از آب آشامیدنی واجد mg/L 4-1 سدیم كلراید مورد استفاده قرار گرفت. سوسپانسیون میكروبی واجد تعداد مشخصی از اسپور باسیلوس سوبتیلیس(ATCC 6633) مطابق باروش استانداردمك فارلند، در محدوده 103 تا 106 اسپور در هر میلی لیتر تهیه گردید. ارزیابی حذف عامل میكروبی هر min 15 طی زمان min 60 با نمونه برداری و انتقال به محیط كشت تریپتیكاز سوی آگار صورت پذیرفت. متغییرهای تعداداسپورهای باكتری، میزان حمایت كننده الكترولیتی، میزان جریان القائی و زمان واكنش مورد ارزیابی قرار گرفتند. یافته‌ها: فرایند الكتروشیمیائی پیشنهادی بدون استفاده از حمایت كننده الكترولیتی در جریان‌های الكتریكی كمتر از mA 100 در زمان min 60 قادر به حذف كامل اسپور باسیلوس سوبتیلیس با تراكم 104 تا 106 نبود. افزودن الكترولیت حمایتی سدیم كلراید با غلظت mg/L 4 موجب حذف كامل اسپور در پایان min 60 گردید. نتیجه‌گیری: افزودن حمایت كننده الكترولیتی سدیم كلراید بدلیل افزایش فرایندهای اكسیداسیون مستقیم و غیر مستقیم‌، تاثیر میكروب‌كشی فرایند الكتروشیمیائی را به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد. بهبود فرایند گندزدایی آب تا رسیدن به حذف كامل اسپور در زمان min 60‌، با حضور سدیم كلراید می‌تواند بدلیل تولید بیشتر عوامل اكسیدانت تولید شده در آند باشد.

Background & Objectives: Cryptosporidium parvum is considered as one of the pathogenic agents transmitted by water, high resistance to conventional disinfection methods, and potency of creating various problems in water resource. Because of various problems in Cryptosporidium parvum studies, Bacillus subtilis spore is recommended as a surrogate organism for studying protozoa inactivation and evaluation of water quality. On the other hand, electrochemical process is presented as an environmental friendly and high efficient method in disinfection in recent years. The aim of this study was to propose a method for promotion of the water quality. Materials & Methods: In this study, the electrochemical system used was consisted of steel electrodes (4×8 cm), 200 mL volume, and 1-4 mg/L sodium chloride. The bacterial suspensions of Bacillus subtilis (ATCC 6633) was prepared according to the McFarland method with 103 to 106 spores/mL concentration. The microbial agent removal was evaluated by sampling and transferring water to the tripticase soy agar medium every 15 min for 60 min. The number of bacteria spores, supporting electrolyte, induced current, and reaction time were evaluated. Results: The proposed electrolysis process could not eliminate Bacillus subtilis spores at 104 to 106 spores mL-1 rate at lower than 100 mA current for 60 min. Adding sodium chloride supporting electrolyte up to 4 mg/L concentration completely eliminated Bacillus subtilis spores after 60 min. Conclusion: Adding sodium chloride as a supporting electrolyte can increase the spore removal because of increasing direct and indirect oxidation in electrolysis process. Improving water disinfection and spore removal after 60 min could be described by higher oxidant agents in anode electrode.