30168

مطالعه جذب آنتي بيوتيك بر روي لجن تصفيه خانه‌ي آب و ميزان نشت آن از لجن پس از دفن

كارشناسي ارشد

كارشناسي ارشد مهندسي عمران، گرايش مهندسي محيط زيست

1398

1402/06/28

خانم دكتر مريم حسني زنوزي، آقاي دكتر محسن سعيدي

مهندسي عمران

اهميت فرايند جذب و رشد تقاضا براي بكارگيري روش‌هاي تصفيه مؤثر و كم‌هزينه تمايل به استفاده از جاذب‌هاي ارزان‌قيمت را افزايش داده است. در اين پژوهش، از سامانه‌هاي ناپيوسته به‌منظور حذف آنتي‌بيوتيك آموكسي‌سيلين به عنوان آلاينده به‌وسيله لجن تصفيه‌خانه‌ي آب آشاميدني به عنوان جاذب استفاده گرديد. به منظور بررسي خصوصيات جاذب، تست‌هاي تكميلي XRF، XRD، SEM، BET و FTIR انجام پذيرفت. طراحي آزمايش‌ها به روش OFaT انجام گرفت و تأثير پارامترهاي جذب شامل زمان تماس، pH محلول، مقدار جاذب، غلظت اوليه آلاينده و دما به صورت تك به تك و جداگانه مورد بررسي قرار گرفت. جذب پس از 90 دقيقه به حالت تعادل رسيد و pH بهينه برابر 8 بدست آمد. مشاهده شد كه افزايش دما منجر به كاهش بازده جذب مي‌شود، افزايش دوز جاذب منجر به افزايش بازده جذب و در عوض كاهش ظرفيت جذب مي‌شود، افزايش غلظت آلاينده منجر به كاهش بازده جذب و در عوض افزايش ظرفيت جذب مي‌شود. بيشترين ميزان جذب بدست آمده در شرايط بهينه (دماي °C25، زمان تعادل 90 دقيقه، pH برابر 8، دوز جاذب 500mg/L و غلظت آلاينده 100mg/L) برابر با 46/76% بدست آمد. نتايج داده‌هاي آزمايشگاهي به‌وسيله سه مدل هم‌دما (لانگموير، فرندليچ و تمكين) برازش شد؛ طبق نتايج، هم‌دماي جذب لانگموير مطابقت بهتري با نتايج آزمايشگاهي را داشت. حداكثر ظرفيت جذب بدست آمده از هم‌دماي لانگموير برابر با mg/g78/277 در دماي °C25 مي‌باشد. معادله سينتيك شبه مرتبه دوم توصيف بهتري از داده‌هاي آزمايشگاهي را نشان داد. در نهايت، نتايج آزمايش‌هاي سامانه‌‌ي ناپيوسته نشان داد كه لجن تصفيه‌خانه‌ي آب آشاميدني به‌عنوان جاذب‌ ارزان قيمت قادر به حذف آموكسي‌سيلين ‌مي‌باشد. تست‌هاي SEM و FT-IR بر روي جاذب پس از فرايند جذب، با نشان دادن تغييرات مورفولوژيك سطح جاذب و همچنين گروه‌هاي عاملي سطح جاذب، جذب آموكسي‌سيلين بر روي جاذب را تأييد كرد. تست TCLP بر روي جاذب پس از جذب آموكسي‌سيلين نشان داد كه ميزان نشت آموكسي‌سيلين از جاذب پس از فرايند جذب و دفن در لندفيل برابر با mg/L77/6 مي‌باشد كه از حد استاندارد بيش‌تر بوده و در نتيجه جاذب پس از جذب، پسماند خطرناك طبقه‌بندي شد.

1402/09/18

Study of Antibiotic Adsorption on Water Treatment Plant Sludge and its Leaching from Sludge after Landfill Disposal

9/18/2024 12:00:00 AM

The importance of the adsorption process and the growing demand for effective and inexpensive treatment methods has increased the tendency to use inexpensive adsorbents. In this study, discontinuous systems were used to remove amoxicillin antibiotic as a pollutant using drinking water treatment plant sludge as an adsorbent. In order to investigate the adsorbent characteristics, complementary XRF, XRD, SEM, BET and FTIR tests were performed. The design of experiments was performed by OFaT method and the effect of adsorption parameters including contact time, solution pH, adsorbent dose, initial pollutant concentration and temperature were investigated one by one and separately. Adsorption reached equilibrium after 90 minutes and the optimum pH was 8. It was observed that increasing temperature leads to a decrease in adsorption efficiency, increasing adsorbent dose leads to an increase in adsorption efficiency and in turn a decrease in adsorption capacity, and increasing pollutant concentration leads to a decrease in adsorption efficiency and in turn an increase in adsorption capacity. The highest adsorption obtained under optimal conditions (temperature 25°C, equilibrium time 90 minutes, pH 8, adsorbent dose 500mg/L and pollutant concentration 100mg/L) was 76.46%. The laboratory data were fitted by three isotherm models (Langmuir, Freundlich and Temkin); according to the results, the Langmuir adsorption isotherm had better compliance with the laboratory results. The maximum adsorption capacity obtained from the Langmuir isotherm was 277.78 mg/g at 25°C. The pseudo-second order kinetic equation provided a better description of the laboratory data. Finally, the results of discontinuous system experiments showed that drinking water treatment plant sludge as an inexpensive adsorbent is capable of removing amoxicillin. SEM and FT-IR tests on the adsorbent after the adsorption process, by showing morphological changes in the adsorbent surface as well as functional groups on the adsorbent surface, confirmed the adsorption of amoxicillin on the adsorbent. The TCLP test on the adsorbent after amoxicillin adsorption showed that the amoxicillin leaching rate from the adsorbent after the adsorption process and landfill disposal was 6.77mg/L, which was higher than the standard limit and as a result, the adsorbent after adsorption was classified as hazardous waste.

آنتي‌بيوتيك , آموكسي‌سيلين , جذب سطحي , لجن تصفيه‌ي آب آشاميدني , جاذب ارزان قيمت , بازاستفاده , بازيافت , اقتصاد چرخشي , پسماند خطرناك

Antibiotic , Amoxicillin , Adsorption , Drinking Water Treatment Sludge , Low-Cost Adsorbent , Reuse , Recycling , Circular Economy , Hazardous Waste

Hamed Fakhr Taha

Dr. Maryam Hasani Zonoozi, Dr. Mohsen Saeedi