بهينه سازي فرايند فنتون جهت حذف كل كربن آلي از محيط آبي حاوي آنتي بيوتيك آموكسي سيلين با استفاده از روش آماري تاگوچي

چكيده مقدمه: امروزه آموكسي‌سيلين يكي از پر مصرف‌ترين آنتي‌بيوتيك‌ها در سراسر دنيا مي‌باشد كه انتشار آن به محيط زيست اثرات بهداشتي و زيست محيطي متعددي در پي دارد. هدف از اين تحقيق بهينه‌سازي فرايند فنتون جهت افزايش ميزان معدني‌سازي آموكسي سيلين موجود در محيط آبي مي‌باشد. روش‌‌ها: در اين مطالعه جهت بررسي تاثير عوامل و تعيين شرايط بهينه حذف TOC از محلول آبي حاوي حاوي آموكسي‌سيلين توسط فرايند فنتون 5 پارامتر TOC ورودي، غلظت اوليه پراكسيد هيدروژن، آهن دوظرفيتي، PH و زمان واكنش هر كدام در 4 سطح مختلف مورد بررسي قرار گرفتند. آزمايشات هركدام 2 بار تكرار شدند و در نهايت شرايط بهينه و درصد تاثير هر عامل توسط روش آماري تاگوچي به دست آمد. يافته‌ها: بازده حذف TOC از محيط آبي با غلظت كل كربن آلي ورودي 6، 40، 87 وmg/L 193 به ترتيب برابر 165/37، 285/38، 16/35 و 24/17? بود. بهينه‌سازي با روش تاگوچي نشان داد كه عوامل مورد نظر در حذف TOC توسط فرايند فنتون، TOC ورودي mg/L 40، H2O2 اوليه mg/L 500، Fe2+ اوليه mg/L50، PH برابر5/3 و زمان واكنش 10 دقيقه با ميزان اهميت به ترتيب 357/2، 58/73، 837/11، 137/4و 089/8 ? بوده‌اند. نتيجه‌گيري: در اين مطالعه حداكثر راندمان حذف آموكسي‌سيلين و TOC به ترتيب برابر با 66/99 و 285/38? به دست آمد. نتايج نشان مي‌دهد كه بر خلاف تجزيه كامل آموكسي سيلين، حذف كامل TOC رخ نداد كه اين امر مي‌تواند به دليل توليد محصولات جانبي مقاوم به معدني‌سازي در طي فرايند فنتون باشد. به علاوه از اين فرايند مي‌توان به عنوان يك واحد پيش تصفيه جهت افزايش ميزان معدني سازي فاضلاب حاوي آموكسي سيلين استفاده نمود.

Background: Amoxicillin is now one of the most widely used antibiotics which can release to the environment and cause health and environmental effects. This study investigates the optimization of the parameters affecting the advanced oxidation process Fenton for improving TOC removal from aqueous solution includes amoxicillin antibiotic by using Taguchi experimental design. Methods: In this study for evaluation the effect of factors and determination optimal conditions to removal TOC by Fenton process, 5 parameters such as TOC, Hydrogen peroxide, Fe2+ initial concentrations, PH and reaction time each of in 4 levels was investigated. Optimization experiments were repeated 2 times each and the optimal conditions were obtained after analysis with Taguchi method. Findings: TOC removal efficiency by Fenton process from aqueous solution via TOC initial concentrations 6, 40, 87 and 193 mg/L was 37.165%, 38.285%, 35.116% and 17.24% respectively. Optimization of the process by Taguchi method showed initial TOC concentration 40 mg/L, H2O2 500mg/L, Fe2+ 50mg/L, PH 3.5 and reaction time 10 min with importance priority of 2.357%, 73.58%, 11.837%, 4.137% and 8.089% were determined as optimum conditions of operational parameters of the Fenton process in TOC degradation respectively. Conclusion: In this study, Maximum removal efficiency of amoxicillin and TOC were obtained 99.6% and 38.285% respectively. This study indicated that Fenton process can be used for pretreatment of amoxicillin for biological treatment. Unlike complete amoxicillin degradation, TOC removal (mineralization) was not complete in Fenton oxidation due to formation of refractory intermediates. Keywords: compact fluorescent lamp, Ultraviolet radiation, UVA, UVB, UVC