بهینه ‌سازی تجزیة آنتی ‌بیوتیک سیپروفلاکساسین در فرایند اولتراسونیک/پرسولفات با حضور نانوذره روی صفر ظرفیتی سنتزشده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکدة بهداشت، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی همدان، ایران

2 دانشجوی دکترای بهداشت محیط، دانشکده علوم پزشکی، دانشگاه تربیت مدرس

3 دکتری شیمی کاربردی، دانشکدة مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران، ایران

4 دانشجوی دکتری بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور، دانشکده بهداشت، اهواز، ایران

چکیده

زمینه و هدف: محصولات دارویی به‌وِیژه آنتی‌بیوتیک ‌ها از جمله آلاینده‌ های نوپدیدی است که به‌دلیل خاصیت تجمعی، آثار سوء مختلف و ایجاد مقاومت ‌های دارویی، نگرانی‌های عمده‌ای را در کنترل محیط‌زیست ایجاد کرده است. هدف از این پژوهش بررسی امکان ‌سنجی پتانسیل نانوذرات روی در حذف آنتی‌بیوتیک از محلول‌ های آبی بود.
 مواد و روش‌ها: در این مطالعة تجربی تأثیر پارامترهای مؤثر در فرایند نظیر pH محلول (53/10-97/2)، غلظت پتاسیم پرسولفات (33/194-1200میلی‌گرم بر لیتر) و روی صفر ظرفیتی (73/12-27/ 147میلی‌گرم بر لیتر) در مدت زمان 0-180 دقیقه در محفظه‌ای اولتراسونیک بررسی شد. به ‌منظور بهینه‌ سازی پارامتر ها از مدل آماری رویة پاسخ استفاده شد. اندازه‌گیری آنتی‌بیوتیک با ویال ‌های COD و دستگاه اسپکتروفتومتری DR-5000 انجام شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد pH اولیة محلول مهم‌ترین و تأثیرگذارترین پارامتر در فرایند مذکور است. افزایش غلظت پتاسیم پرسولفات، روی صفر ظرفیتی در نمونه‌های مورد مطالعه سبب افزایش کارایی شد. بهترین کارایی در غلظت اولیة آنتی‌بیوتیک برابر 50 میلی‌گرم بر لیتر، مقادیر بهینة پتاسیم پرسولفات، روی صفر ظرفیتی به‌ترتیب 120 و 1200 میلی‌گرم بر لیتر در pH برابر 5/4 به‌دست آمد.
نتیجه‌گیری: نتایج حاصل از این مطالعه حاکی از کارایی قابل‌قبول فرایند پرسولفات فعال ‌شده با نانوذرات روی صفر ظرفیتی در حضور امواج اولتراسونیک در تجزیة آنتی‌بیوتیک است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Degradation of ciprofloxacin Antibiotic by ultrasonic/persulfate in persence of synthesized zero valent zinc nanoparticles

نویسندگان [English]

  • Ali Reza Rahmani 1
  • Amir Shabanlo 1
  • Somaye Akbari 2
  • Hadi Rezaeivahidian 3
  • Monire Tarlani 1
  • Zahra Daraee 1
  • Halime Almasi 4
1 1. Department of Environmental Health Engineering, Faculty of Health and Research Center for Health Sciences, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran
2 Ph.D. student of Environmental Health Engineering, University of tarbiat modares
3 Department of Chemistry and Chemical Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
4 Department of Environmental Health Engineering, Student Research Committee, Ahvaz Jundishapur University of Medical Sciences, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

 
Abstract
Backgrond: Pharmaceutical products, particularly antibiotics such pollutants are evolving due to the cumulative effects, adverse effects and drug resistance is a major concern in the control environment. The purpose of this work is to investigate the feasibility and potential of iron nanoparticles in the aqueous solution being removed antibiotics.
Materials and Methods: In this study, the performance activated persulfate with zero-valent Zinc nanoparticles in the presence of ultrasound in the analysis of antibiotics was investigated. The effect of process parameters such as pH of the solution (2.97-10.53), concentration Potassium persulfate (194.33-1200mg/l) and the zero-valent zinc (12.73-147.27mg/l) in reaction time 0-180 min using a batch chamber ultrasonic were studied. A statistical procedure was used to optimize the parameters of the RSM model. Antibiotics are measured based on COD vials and DR-5000 spectrophotometer was used.
Results: The results showed that the initial pH of the solution is the most important influential parameters. The addition of potassium persulfate and zero valent zinc in the samples was enhanced performance. Optimum efficiency achieved in 50 mg/l concentration antibiotics, potassium persulfate 1200 mg/l, the zero- zinc 120 mg /l, pH 4.5.
Conclusion: The results of this study demonstrate acceptable performance persulfate activated process with zero-valent iron and zinc nanoparticles on ultrasound in the presence of antibiotic.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: aquatic solutions
  • ciprofloxacin antibiotic
  • persulfate
  • zero valent-zinc
[1]  Rahmani AR, Rezaei-Vahidian H, Almasi H, Donyagard F. Modeling and Optimization of Ciprofloxacin Degradation by Hybridized Potassium Persulfate/Zero Valent-Zinc/Ultrasonic Process. Environ Proces. 2017 Sep 1;4(3):563-72.
 [2] Muna Sh Y, et al. Oxidative degradation study on antimicrobial agent ciprofloxacin by electro-fenton process: Kinetics and oxidation products. Chem. 2014; 117: 447-454.
[3] Hadi M, Shokoohi R, Ebrahimzadehnamvar A. Antibiotic resistance of isolated bacteris from municipal and hospital wastewater in Hamadan. Health Environm J. 2011; 4(1): 1-10. [in Persian]
[4] Dimitrakopoulou D, Rethemiotaki I, Frontistis Z, Xekoukoulotakis NP, Venieri D, Mantzavinos D. Degradation, mineralization and antibiotic inactivation of amoxicillin by UV-A/TiO2photocatalysis. J Environ Manage. 2012; 98: 168-74.
[5] Lindberg R, Jarnheimer PÅ, Olsen B, Johansson M, Tysklind M. Determination of antibiotic substances in hospital sewage water using solid phase extraction and liquid chromatography/mass spectrometry and group analogue internal standards. Chem. 2004; 57(10): 1479-88 .
[6] Samadi MT, Shokoohi R, Araghcheyan M, Tarlani M. Amoxicillin removal from aquatic solutions using multi-walled carbon nanotubes. J Mazand Univ Med Scie. 2014; 24(117): 1-13.
[7] Bailón-Pérez M, Garcia-Campana A, Cruces-Blanco C, del Olmo Iruela M. Trace determination of β-lactam antibiotics in environmental aqueous samples using off-line and on-line preconcentration in capillary electrophoresis. J Chromato. 2008; 1185(2): 273-80.
[8] Putra EK, Pranowo R, Sunarso J, Indraswati N, Ismadji S. Performance of activated carbon and bentonite for adsorption of amoxicillin from wastewater: Mechanisms, isotherms and kinetics. Water Res. 2009; 43(9): 2419-30
[9] Rahmani AR, Masoumi Z, Shabanlo A, Akbari S, Almasi H. Investigation of sonochemical oxidation process in the presence of SiO2, CuSO4 and Na2SO4 in removal of acid black1 azo dye from aqueous solution. J Rafsan Univ Med Scie. 2015; 13(12): 1115-1128. [in Persian]
[10] Rahmani AR,Akbari S, Shabanlo A, Almasi H, Investigation of phenol removal from aqueous solutions by electro/fenton and electro/persulfate processes  2016; 27(5): 38-45.
[11] Seidmohammadi A, Asgari G, Almasi H. Removal of 2,4 di-chlorophenol using persulfate activated with ultrasound from aqueous solutions. Journal Alborz University of Medical Science. 2013; 3(1): 259-269.
[12] Yazdani M., Bahrami H, Arami M. Preparation and characterization of chitosan/feldspar biohybrid as an adsorbent: optimization of adsorption process via response surface modeling. The Sci Wor J. 2014; 1-13.
[13] Li H, Guo J, Yang L, Lan Y. Degradation of methyl orange by sodium persulfate activated with zero-valent zinc. Separa Puri Technol. 2014; 132: 168-173.
[14] Li H, Zhang D, Han X, Xing B. Adsorption of antibiotic ciprofloxacin on carbon nanotubes: pH dependence and thermodynamics. Chem. 2014; 95: 150-155.
[15] Chia-Chang L, Min-Shan W. Degradation of ciprofloxacin by UV/S2O82− process in a large photoreactor. J Photochem Photobio A: Chemistry. 2014; 285: 1-6
 
[16]. Shams GH, AH, Belghadr E, Godini H. Remove the antibiotic metronidazole in pharmaceutical plant using advanced oxidation.Journal of Lorestan University of Medical Sciences. 2013; 1(16): 24-31. [in Persian]
[17] Romero A, Santos A, Vicente F, González C. Diuron abatement using activated persulphate: Effect of pH, Fe(II) and oxidant dosage. Chem Engin J. 2010; 162(1): 257-65.
[18] Rodriguez S, Vasquez L, Costa D, Romero A, Santos A. Oxidation of orange G by persulfate activated by Fe(II), Fe(III) and zero valent iron (ZVI). Chem. 2014; 101: 86-92.
[19] Rahmani AR, Poormohammadi A, Zamani F, Birgani YT, Jorfi S, Gholizadeh S, Mohammadi MJ, Almasi H. Activated persulfate by chelating agent Fe·/complex for in situ degradation of phenol: intermediate identification and optimization study. Res Chem Intermediat.2018;1-9.
[20] Wen G, Wang SJ, Ma J, Huang TL, Liu ZQ, Zhao L. Enhanced ozonation degradation of di-n-butyl phthalate by zero-valent zinc in aqueous solution: Performance and mechanism. J Hazard Mater, 2014; 265: 69-78.
[21] Almasi H, Asgari G, Leili M, Sharifi Zو Seid-Mohammadi A. the stydy of phenol removal from aqueous solution using oxidizing agent of peroxide hydrogen, persulfate and periodate activated by ultrasound. J Rafsan Univ Med Scie.2016:15(9):835-848. [in Persian]
[22] Huang YH, Huang YF, Chang PS, Chen CY. Comparative study of oxidation of dye-Reactive Black B by different advanced oxidation processes: Fenton, electro-Fenton and photo-Fenton. J Hazard Mater. 2008; 154(1-3): 655-62.
[23] M. Sadrnourmohamadi, A. Poormohammadi, H. Almasi, G. Asgari, A. Ahmadzadeh, A. Seid-Mohammadi, Desalin. Water Treat. 2017. 75, 189-194
[24] Rahmani AR, Zamani F, Shabanloo A, Almasi H. Effect of silica on the ultrasonic/persulfate process for degradation of Acid Black 1 in aqueous solutions. Avicenna J. Environ. Health Eng: 2016; 3(2),1-6.
 
 
 
دوره 25، شماره 1
فروردین و اردیبهشت 1397
صفحه 21-29
  • تاریخ دریافت: 10 خرداد 1396
  • تاریخ بازنگری: 01 تیر 1397
  • تاریخ پذیرش: 03 مرداد 1396
  • تاریخ اولین انتشار: 01 فروردین 1397