بررسي كارايي فرآيند اكسيداسيون پيشرفته الكتروشيميايي جهت تخريب آنتي‌بيوتيك سيپروفلوكساسين در محيط‌هاي‌ آبي

هدف: با گسترش توليد و مصرف آنتي‌بيوتيك‌ها و ورود باقي‌مانده آن به محيط زيست، بروز جهش و ايجاد ژن مقاوم در باكتري‌ها باعث افزايش پاتوژن‌هاي مقاوم شده كه تهديد جدي براي سلامت انسان‌ها و اكوسيستم‌هاي طبيعي مي‌باشد. در اين مطالعه از فرآيند نوين اكسيداسيون پيشرفته الكتروشيميايي با استفاده از الكترود β-PbO2 جهت تخريب آنتي‌بيوتيك سيپروفلوكساسين استفاده شد. مواد و روش‌ها: مطالعه تجربي-مقطعي حاضر با ايجاد يك پايلوت در مقياس آزمايشگاهي صورت گرفت. براي تهيه الكترود β-PbO2 از روش الكتروشيميايي و جهت بررسي مرفولوژي سطح الكترود از آزمايشات SEM و XRD استفاده گرديد. براي تخريب آنتي‌بيوتيك متغيرهاي pH، شدت جريان الكتريكي، زمان ماند و غلظت آنتي‌بيوتيك بهينه گرديدند و حذف COD و مصرف انرژي الكتريكي مورد بررسي قرار گرفت. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه پارامترهاي بهره‌برداري و تشكيل لايه پايدار β-PbO2 نقش اساسي در تخريب آنتي‌بيوتيك ايفاء مي‌نمايند و تعيين حالت اپتيمم و كنترل دقيق آن باعث افزايش راندمان مي‌گردد. بالاترين راندمان تخريب آنتي‌بيوتيك در شدت جريان الكتريكي mA/cm240، 3=pH و زمان ماند 90 دقيقه به‌دست آمد. حذف آنتي‌بيوتيك (9/82%) بيش‌تر از حذف COD (5/50%) اتفاق افتاد و در حالت بهينه مصرف انرژي الكتريكي در حدود kWh/m338 بود. استفاده از شدت جريان الكتريكي پايين جهت تخريب آنتي‌بيوتيك در زمان‌هاي طولاني‌تر باعث ماندگاري بيش‌تر الكترود مي‌گردد. نتيجه‌گيري: استفاده از فرآيند الكتروشيميايي جهت تخريب آنتي‌بيوتيك سيپروفلوكساسين گزينه موثر و جالبي است به نحوي كه برخلاف فرآيندهاي متداول كه اكثراً در تخريب آنتي‌بيوتيك‌ها ناتوان هستند با اين روش مي‌توان با حداقل هزينه سرمايه‌گذاري، كارايي بالايي در تخريب آنتي‌بيوتيك سيپروفلوكساسين به‌دست آورد.

Introduction: Since the use of antibiotics and the release of their residuals to the environment have extensively been growing, it is expected to see mutagenated and resistant bacteria, which are a serious threat to the human health and natural ecosystems. In this study, a novel electrochemical advanced oxidation process by means of the β-PbO2 was employed in order to decompose ciprofloxacin. Materials and Methods: This experimental cross-sectional study was performed by a pilot-scale reactor. In order to prepare the β-PbO2 electrode, the electrochemical method was applied and SEM and XRD analyses were used to survey the morphology of the electrode’s surface. Operating parameters of pH, current density (CD), temperature, and antibiotics content were optimized. Moreover, COD removal and electrical energy consumption were studied. Results: The findings illustrated that the parameters and the formation of the stable layer of β-PbO2 had a basic role in ciprofloxacin destruction and the maximum removal efficiency happened under optimum conditions as follows: CD 40 mA/cm2, pH 3 and contact time 90 min. Additionaly, the antibiotic was treated better than COD and energy consumption was 38 kWh/m3 in these conditions. Also, a lower CD can be utilized for ciprofloxacin degradation, which this makes the electrode more stable in longer contact times. Conclusion: This employed method in this present study could remove the antibiotic better than conventional processes. Generally, this method has high removal efficiency in ciprofloxacin destruction with minimum investments