بررسي فرآيند انعقاد الكتريكي براي حذف آنتي بيوتيك از محيط آبي

كارشناسي ارشد

آنتي‌بيوتيك‌ها گروهي از آلاينده‌هاي نوظهور به شمار مي روند كه به‌دليل تخليه مستمر به محيط‌هاي آبي منجر به اثرات سوء طولاني مدت بر حيات آبزيان و سلامت انسان مي‌شوند؛ بنابراين حذف آن‌ها از محيط‌هاي آبي داراي اهميت بالايي است. علاوه‌بر حذف موثر آنتي‌بيوتيك‌ها، مديريت لجن توليدي حاصل از فرآيند حذف آن‌ها مهم است. بنابراين هدف اصلي اين پژوهش، بررسي عملكرد فرآيند انعقاد الكتريكي براي حذف آنتي‌بيوتيك ريفامپين از محيط‌هاي آبي و بهبود قابليت آبگيري لجن شناور شده توسط فرآيند انعقاد و لخته‌سازي بود. فرآيند انعقاد الكتريكي دريك سيستم ناپيوسته (Batch) بر روي فاضلاب مصنوعي بررسي شد. بدين منظور ابتدا در آزمايش‌هاي مقدماتي فرآيند انعقاد الكتريكي توسط روش تك عاملي (OFAT)، اثر پارامترهاي pH اوليه، فاصله الكترودها، ولتاژ، سرعت اختلاط، غلظت اوليه آلاينده، مدت زمان فرآيند و چيدمان الكترودهاي آلومينيومي در داخل راكتور و شكل آن‌ها بر راندمان حذف ريفامپين و هزينه عملياتي بررسي شد. سپس براساس آزمايش‌هاي مقدماتي پارامترهاي مهم جهت بررسي، مدلسازي و بهينه‌سازي فرآيند در آزمايش‌هاي اصلي توسط روش رويه‌ي پاسخ (RSM) انتخاب شدند. براي ارزيابي تاثير فرآيند انعقاد و لخته‌سازي بر بهبود قابليت آبگيري لجن شناور شده، لجن فريك كلرايد و فريك كلرايد به‌عنوان منعقدكننده مورد بررسي قرار گرفتند. جهت ارزيابي دقيق‌تر در اين زمينه، آناليز ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، پردازش تصاوير SEM و آناليز طيف‌سنجي پراش انرژي اشعه ايكس (EDX) نيز انجام شد. براساس آزمايش‌هاي مقدماتي پارامترهاي pH اوليه، ولتاژ، غلظت اوليه ريفامپين و مدت زمان فرآيند به عنوان پارامترهاي مهم جهت بررسي توسط RSM انتخاب شدند. در شرايط بهينه توسط RSM، راندمان حذف ريفامپين 90/41 درصد، راندمان حذف كل كربن آلي (TOC) 67/53 درصد، هزينه عملياتي 62/38 دلار آمريكا بر كيلوگرم ريفامپين حذف شده، كل جامدات معلق (TSS) سرباره 5766 ميلي‌گرم بر ليتر، pH نهايي 8/45، دماي نهايي 30/8 درجه سانتي‌گراد و درصد حجم لجن توليد شده 3/69 درصد در زمان واكنش 10/96 دقيقه، غلظت اوليه ريفامپين 5 ميلي‌گرم بر ليتر، ولتاژ 19/83 ولت و pH اوليه 9 بدست آمد. در شرايط بهينه قابليت آبگيري لجن شناور شده توسط لجن فريك كلرايد (pH=7 و دوز منعقدكننده 100mg/g DS) و فريك كلرايد (pH=11 و دوز منعقدكننده 20mg/g DS) مشاهده شد كه مقدارCST از 40/36 ثانيه به‌ترتيب به 28/08 ثانيه و 16/08 ثانيه كاهش يافت. علاوه‌بر آن، پردازش تصاوير SEM توسط نرم‌افزار ImageJ نشان داد كه استفاده از لجن فريك كلرايد و فريك كلرايد سبب ايجاد ساختارهاي متخلخل در لجن شناور شده، مي‌شود و قابليت آبگيري آن را بهبود مي‌دهد. براساس آناليز EDX مشاهده شد كه بخش عمده‌اي از عناصر موجود در سرباره در شرايط بهينه آبگيري توسط لجن فريك كلرايد و فريك كلرايد پس از عبور از فيلتر نيز حضور داشتند؛ در نتيجه عمده عناصر در ساختار فلاك مستقر بودند.

195157

دانشگاه علم و صنعت ايران

محيط زيست

دكتر حسني زنوزي - دكتر محسن سعيدي