حذف آنتی بیوتیک آموکسی سیلین از آب آلوده در فرآیند ازن زنی کاتالیزوری با استفاده از کربن فعال

امروزه آب در زندگی بشر از اهمیت و جایگاه ویژه ای برخوردار است ودسترسی به آب آشامیدنی سالم برای حفظ بهداشت و سلامت انسان ضروری است. با پیشرفت صنایع و افزایش جمعیت آلاینده های شیمیایی جدیدی وارد منابع آب های طبیعی می شوندکه تصفیه آنها ضروری به نظر می رسد لذا در این بررسی به روش های حذف این آلاینده ها از منابع آب در سه بخش پرداخته ایم. الف) تهیه کاتالیست و مطالعات ناپیوسته جذب: در این بخش از تحقیق تهیه و تعیین مشخصات و کاربرد کربن فعال شده با nh4cl به عنوان جاذب که از این پس به اختصار nac نامیده می شود در مقایسه با کربن فعال استاندارد (مرک) که از این پس sac نامیده می شود، برای حذف آموکسی سیلین از آب آلوده مورد مطالعه قرار گرفت. nac تولیدی دارای سطح ویژه m2/g 1029 و یک متوسط حجم روزنه ها 46/2 نانومتر است. بیش از 99 درصد از آموکسی سیلین در غلظت mg/l50 در ph بهینه 6 و مقدار nac، g/l 4/0 حذف گردید. این در حالی است که کربن فعال استاندارد (مرک) فقط 55 درصد از آموکسی سیلین در غلظت مشابه را حذف می نماید. کینتیک آزمایش ها نشان دادکه مناسبترین مدل آزمایش ها جذب برای nac، مدل درجه دوم کاذب است و سرعت جذب برای nac بیشتر از sac بدست آمد. نتایج آزمایش ها تعادل نشان دادکه جذب آموکسی سیلین روی sac وnac توسط مدل لانگ مویر بهتر توصیف می شود. حداکثر ظرفیت جذب آموکسی سیلین روی sac و nac به ترتیب 262 و437 میلی گرم برگرم جاذب است. با افزایش دما از 10 درجه به 35 درجه سانتی گراد، جذب آموکسی سیلین روی nac از 7/76% به 92 % افزایش می یابد و افزایش بیشتر دما تا 50 درجه سبب کاهش حذف آموکسی سیلین به 7/78% می گردد. ب) مطالعات جذب در ستون و احیای کاتالیزوری جاذب اشباع شده: در این قسمت از مطالعه حذف آموکسی سیلین توسط کربن فعال شده باnh4cl یا nac و کربن فعال استاندارد (sac) در یک ستون بستر ثابت و احیای کربن اشباع شده توسط ازن بررسی شد. نقاط شکست منحنی برای جذب آموکسی سیلین در زمان های تماس (bects) مختلف از 2 تا 10 دقیقه تعیین گردید. نتایج زمان های نقاط شکست خروج آموکسی سیلین از ستون از 5/5 تا 103 ساعت برای بستر nac و 10 تا 98 ساعت برای بستر sac بدست آمد. نقاط شکست ظرفیت جذب در تمام زمان های تماس در nac بیشتر ازsac می باشد. بر اساس مدل توماس با افزایش زمان تماس از 2 تا 10 دقیقه، حداکثر ظرفیت جذب برای nac از 5/2 تا 1/5 و برای sac از 4/1 تا 3 گرم آموکسی سیلین با ازای هر گرم جاذب افزایش می یا بد. بستر ستون اشباع شده nac، با روش احیاء کاتالیستی توسط دوز ازن 25/0 گرم ازن کاملا احیاء شده و رفتار جذبی مشابه با nac تازه از خود نشان می دهد. بستر nac در حذف آلودکی ها از آب های واقعی سبب بهبود کیفیت آب شده و آموکسی سیلین را بطور کامل از آب واقعی حذف کرد. بنابراین جذب توسط بستر های ثابت nac و سپس احیاء با ازن زنی یک روش کارآمد و نوید بخش برای حذف آلاینده های خطرناک از آبهای آلوده می باشد. ج) مطالعات ازن زنی تنها و کاتالیزوری: در این بخش از مطالعه کارایی فرایند های ازن زنی تنها و کاتالیزوری با استفاده از nac و sac به عنوان کاتالیزور در تجزیه و معدنی سازی آموکسی سیلین در راکتورهای ناپیوسته بررسی شد. اثر متغیرهای مهم ازجمله ph محلول، غلظت کاتالیزور، دوز ازن، حضور رادیکال خوارها، زمان واکنش بر کارایی تجزیه آموکسی سیلین مطالعه شد. کینتیک تجزیه و معدنی شدن آموکسی سیلین نیز در شرایط کاری بهینه فرایندهای انتخابی بررسی شد. برای فرایند cop با هر دو نوع کاتالیست nac و sac و نیز sop راندمان تجزیه آموکسی سیلین با افزایش ph از 2 تا 10 افزایش یافت به طوری که راندمان تجزیه آموکسی سیلین در ph محلول 10 به ترتیب 7/93، 4/64 و 8/33 درصد بدست آمد. کارایی فرایند های ازن زنی کاتالیزوری با افزایش غلظت کاتالیزور تا mg/l150 افزایش یافت. با این وجود بیشترین میزان سینرژیستی برای کاتالیزورهای nac و sac در ph محلول 10 تحت شرایط کاری مشابه 06/37 و 5/17 درصد بدست آمد. حذف کامل آموکسی سیلین در فرایند کاتالیزوری با کاتالیزورهای nac و sac به ترتیب در دوزهای ازن 1 و mg/min 4/1 مشاهده شد. سرعت واکنش تجزیه آموکسی سیلین در فرایندهای cop/sac و cop/nac نسبت به فرایند sop به ترتیب حدود 3 و 10 برابر و سرعت واکنش معدنی شدن آن در فرایند cop/nac و cop/sac نسبت به فرایند sop به ترتیب حدود 2 و 3 برابر بوده است. نتایج مطالعه اثر رادیکال خوارها نشان داد که مکانیزم غالب تجزیه در فرایند ازن زنی کاتالیزوری توسعه داده شده، اکسیداسیون با رادیکال های هیدروکسیل است. نتایج این مطالعه نشان داد که کربن فعال شده با nh4cl قدرت کاتالیزوری بسیار بالایی داشته و می تواند به عنوان یک کاتالیزور در راکتور ازن زنی برای اکسیداسیون ترکیبات سمی موجود در آب آلوده استفاده شود.