بررسي فرايند ازن‌زني كاتاليزوري با كربن فعال اصلاح شده با MgO در حذف مترونيدازول از محلول‌هاي آبي در راكتور بستر سيال

Survey of Catalytic O zonation Process with MgO-Modified Activated Carbon for the Removal of Metronidazole from Aqueous Solutions through a Fluidized Bed Reactor

زمينه و هدف:آنتي­بيوتيك­ها با وارد شدن به محيط زيست ميتوانند موجب مقاومت باكتريايي و تاثير منفي بر موجودات مختلف شوند. ازن­زني كاتاليزوري يك روش براي افزايش راندمان فرايند ازن­زني تنها مي­باشد. اين مطالعه با هدف بررسي كارايي فرايند ازن­زني كاتاليزوري با كربن فعال اصلاح شده با MgO در حذف مترونيدازول از محلول­هاي آبي در راكتور بستر سيال انجام گرفته است. مواد و روش­ها: اين مطالعه تجربي در آزمايشگاه شيمي دانشكده بهداشت دانشگاه علوم پزشكي همدان انجام گرفته است. آزمايشات ازن­زني كاتاليزوري در راكتور با بستر سيال صورت گرفت. تاثير فاكتورهاي pH، زمان واكنش، دوز كاتاليزور، غلظت اوليه مترونيدازول، عوامل تخريب كننده ازن و راديكال­هاي هيدروكسيل مشخص شد. همچنين كينتيك تجزيه مترونيدازول و طيف FTIR كاتاليزور نيز تعيين شد. تغييرات غلظت مترونيدازول توسط دستگاه HPLC تعيين شد. يافته ها: نتايج نشان داد كه استفاده از كاتاليزور تهيه شده سرعت تجزيه مترونيدازول را حدود 32/7 برابر نسبت به ازن­زني متداول افزايش مي­دهد. در اين مطالعه pH بهينه برابر با 10، دوز كاتاليزور بهينه برابر با 5/1 گرم بر ليتر و زمان بهينه برابر با 30 دقيقه تعيين شد. نتايج حاصل از تاثير عوامل مداخله­گر نشان داد كه عمده واكنش­هاي تجزيۀ مترونيدازول در مطالعۀ حاضر در سطح كاتاليزور اتفاق مي­افتند. نتيجه­ گيري: نتايج حاصل نشان دادند كه با توجه به عملكرد بالاي كربن فعال پوشش داده شده با MgOدر فرايند ازن­زني كاتاليزوري و افزايش راندمان حذف مترونيدازول در مقايسه با ازن­زني تنها و دسترسي آسان به مواد اوليه، كاربرد اين كاتاليزور در فرايند ازن­زني به منظور افزايش راندمان و تسريع واكنش تجزيه مترونيدازول و تركيبات مشابه توصيه مي­شود.

Background & Objectives: Antibiotics can cause negative impacts on animals and bacterial resistance by entering to the environment. Catalytic ozonation process is a method for increasing the efficiency of the simple ozonation. This study evaluated the efficiency of catalytic ozonation process with activated carbon modified with MgO to remove metronidazole from aqueous solutions in a fluidized bed reactor. Materials & Methods: Catalytic ozonation experiments were performed in a fluidized bed reactor. Impact of pH, reaction time, catalyst dosage, initial concentration, radical scavengers and hydroxyl radicals was found. The degradation kinetic of metronidazole was determined as well as FTIR spectra of the catalysts. The concentration change of metronidazole was determined by HPLC. Results: The results showed that the catalyst prepared increases metronidazole decomposition rate as high as 7.32 times, compared to conventional ozonation. The optimum pH of 10, the optimal dose of 1.5 g/L of catalyst and the optimum time of 30 min were determined. The results of radical scavengers’ effect showed the main reactions of metronidazole decomposition are on the catalyst surface. Conclusions: The results showed that, due to the high performance activated carbon coated with MgO in catalytic ozonation process, increased removal of metronidazole, compared with simple ozonation, and easy access to raw materials, the use of these catalysts in ozonation process are recommended to increase efficiency and accelerate the metronidazole decomposition reaction and similar compounds.