تصفیه فاضلاب دارویی حاوی تتراسایکلین با استفاده از سیستم بهبود یافته الکتروفنتون

نوع مقاله : پژوهشی اصیل (کامل)

نویسندگان
دانشگاه تربیت مدرس
10.48311/mcej.2025.99151.0
چکیده
در این تحقیق، کاربرد سیستم الکتروفنتون مبتنی بر چارچوب فلزی-آلی MIL-100(Fe) به‌عنوان کاتالیست ناهمگن به همراه پرسولفات در تصفیه فاضلاب دارویی حاوی تتراسایکلین مورد بررسی قرار گرفت. این سیستم فرایندهای الکتروشیمیایی اکسیداسیون پیشرفته مبتنی بر رادیکال سولفات را به کار می‌گیرد و از دامنه pH وسیع‌تر و پایداری بالاتر رادیکال‌های سولفات نسبت به هیدروکسیل بهره می‌برد. پس از سنتز و شناسایی ساختاری MIL-100(Fe)، آزمایش‌ها در یک راکتور شیشه‌ای یک لیتری با چهار الکترود گرافیتی متصل به منبع تغذیه انرژی الکتریکی انجام شد. با استفاده از روش تک‌فاکتوریل، در شرایط بهینه شامل غلظت تتراسایکلین 50 میلی‌گرم بر لیتر، غلظت کاتالیست 400 میلی‌گرم بر لیتر، شدت جریان 400 میلی‌آمپر، غلظت پرسولفات 200 میلی‌گرم بر لیتر، pH برابر 5، فاصله الکترود 5 سانتی‌متر و زمان واکنش 90 دقیقه بیشترین راندمان حذف 8/83 درصد با کمترین مصرف انرژی ویژه (178 کیلووات‌ساعت بر کیلوگرم) حاصل شد. یافته‌های این پژوهش نشان داد که استفاده همزمان از کاتالیست MIL-100(Fe) و پرسولفات در فرایند اکسیداسیون پیشرفته رویکردی کارآمد و سازگار با محیط‌زیست برای حذف آنتی‌بیوتیک تتراسایکلین از فاضلاب‌های دارویی است.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Treating pharmaceutical wastewater containing tetracycline using an enhanced electro-Fenton system

نویسندگان English

Soran Ezati
Hossei Ganjidoust
Bita Ayati
Tarbiat Modares University
چکیده English

In this study, the application of a heterogeneous electro-Fenton system based on the metal-organic framework MIL-100(Fe) as a catalyst, combined with persulfate, was investigated for the treatment of pharmaceutical wastewater containing tetracycline. This system utilizes electrochemical advanced oxidation processes driven by sulfate radicals, taking advantage of their broader operational pH range and higher stability compared to hydroxyl radicals. Following the synthesis and structural characterization of MIL-100(Fe), the experiments were conducted in a one-liter glass reactor equipped with four graphite electrodes connected to a DC power supply. The synthetic wastewater was prepared by dissolving 50 mg/L of tetracycline, followed by the sequential addition of 400 mg/L of MIL-100(Fe) catalyst and 200 mg/L of persulfate. The treatment was carried out at room temperature, and the tetracycline concentration was measured using a UV-Vis spectrophotometer at a wavelength of 359 nm throughout the process. Experiments were performed at various tetracycline concentrations (10, 20, 50, 75, and 100 mg/L) and reaction times ranging from 0 to 120 minutes. Using a one-factor-at-a-time (OFAT) method, the optimal operational conditions, including tetracycline concentration of 50 mg/L, catalyst dosage of 400 mg/L, current intensity of 400 mA, persulfate concentration of 200 mg/L, pH of 5, electrode spacing of 5 cm, and reaction time of 90 minutes were identified. Under these conditions, the system achieved a maximum tetracycline removal efficiency of 83.8% with a minimum specific energy consumption of 178 kWh/kg. The findings of this study confirm that the simultaneous use of MIL-100(Fe) and persulfate in an advanced oxidation process provides an efficient, cost-effective, and environmentally friendly approach for the removal of tetracycline from pharmaceutical wastewater. Moreover, the system demonstrated satisfactory performance under near-neutral pH conditions, highlighting its potential for practical applications and its superiority over conventional treatment methods.

کلیدواژه‌ها English

Electrochemical Advanced Oxidation Processes (EAOPs)
Metal-Organic Frameworks (MOFs)
Emerging Pollutants
Electro-Fenton (EF)
Sulfate Radicals

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 07 آبان 1404