مقايسه كارايي نانو ذرات نقره مغناطيسي و نانو ذرات نقره مغناطيسي اصلاح شده با لايه كربني در گندزدايي پساب فاضلاب شهري

Comparing Efficiency of Magnetic Silver Nanoparticles and Magnetic Silver Nanoparticles Modified with Carbon Layer on Municipal Wastewater Disinfection

زمينه و هدف: نانو ذرات نقره به دليل قدرت ميكروب‌كشي بالا يك گزينه موثر براي گندزدايي مي‌باشند. پيش‌تر جداسازي نانوذرات نقره از محيط‌هاي مايع كاربري اين تركيبات را محدود مي‌ساخت. لذا در اين پژوهش، نانو ذرات نقره بر روي نانوذرات اكسيد آهن پوشش داده شدند تا با استفاده از نيروي مغناطيسي قابليت جداسازي آن‌ها پس از گندزدايي از محلول فراهم شود. روش كار: در اين مطالعه بنيادي- كاربردي نانوكامپوزيت‌هاي نقره مغناطيسي و شكل اصلاح شده آن با لايه كربني سنتز شد و قدرت گندزدايي آن‌ها بر روي باكتري‌هاي كلي‌فرم گرماپاي به روش تخمير لوله‌اي مستقيم سنجش شد. كارايي دو گندزداي سنتز شده با استفاده از آزمون ناپارامتري ويلكاكسون مورد مقايسه قرار گرفت. تأثيرغلظت‌هاي مختلف گندزدا (mg/L 60-0)، جمعيت اوليه باكتري (MPN/100mL 105-101)، زمان تماس (60-0 دقيقه) و همچنين امكان استفاده مجدد از گندزدا (7-1 مرتبه) مورد بررسي قرار گرفت. يافته‌ها: كارايي نانوذرات Fe3O4@C@Ag با بكارگيري آزمون آماري ويلكاكسون داراي اختلاف معني‌داري (05/0p<) از تركيب Fe3O4@Ag بود. با استفاده از غلظت بهينه mg/L40 از Fe3O4@C@Ag پس از 30 دقيقه زمان تماس، استاندارد تخليه پساب حاصل شد. همچنين استفاده مجدد از Fe3O4@C@Ag نشان داد كه مي‌توان تا 7 مرتبه بدون كاهش قابل ملاحظه‌اي در راندمان، از اين گندزدا استفاده نمود. آناليز پساب خروجي نشان داد كه در pHهاي مختلف حتي پس از 24 ساعت، يون نقره كمتر از حد استاندارد است. نتيجه‌گيري:باتوجه به راندمان بالاي گندزدايي Fe3O4@C@Ag، امكان استفاده مجدد و عدم توليد آلاينده ثانويه، اين گندزدا توانايي بالايي براي كابرد در تصفيه فاضلاب‌هاي شهري دارد.

Background & Objectives: Ag nanoparticles is an effective option for water and wastewater disinfection due to their high antimicrobial properties. Application of AgNPs was limited because of difficulties associated with their separation from aqueous environments. In this study, AgNPs were coated on Fe3O4 nano particles to achieve magnetic separation of AgNPs from solution after disinfection process. Methods: In this study composites of magnetic silver nanocomposites and the one modified with carbon layer have been synthesized and their disinfection potentials on FC were tested through direct fermentation tube method. Efficiencies of two disinfectants were compared using nonparametric Wilcoxon test. Effects of disinfectants concentrations (0-60 mg/L), initial MPN of bacteria (101-105 MPN/100mL), and contact times (0-60 min), as well as the reusability of disinfectant (1-7 rounds) were studied. Results: Efficiency of Fe3O4@C@Ag nanoparticles significantly differed from Fe3O4@Ag (p<0.05) based on Wilcoxon test result. The standard discharge conditions were achieved at 40 mg/L of Fe3O4@C@Ag after 30 minutes contact time. Reuse of Fe3O4@C@Ag showed that this disinfectant can be reused 7 rounds without significant decrease in their efficiency. The effluent analysis revealed that at different pH levels silver ion concentrations in effluent were lower than the standard level even after 24 hours. Conclusion: Nanocomposite of Fe3O4@C@Ag has greate potential to be used in urban wastewater treatment due to high disinfection efficiency, reusability, production of no hazardious byproduct.