سامانه مدیریت نشریات علمی دانشگاه علوم پزشکی مشهد

همایون نژاد, ایمان, امیریان, پرییا. (1403). مدل‌سازی شرایط حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی فاضلاب لبنیاتی با استفاده از نانو‌ذرات اکسید مس. , 10(3), 81-98. doi: 10.22038/jreh.2024.25288
ایمان همایون نژاد; پرییا امیریان. "مدل‌سازی شرایط حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی فاضلاب لبنیاتی با استفاده از نانو‌ذرات اکسید مس". , 10, 3, 1403, 81-98. doi: 10.22038/jreh.2024.25288
همایون نژاد, ایمان, امیریان, پرییا. (1403). 'مدل‌سازی شرایط حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی فاضلاب لبنیاتی با استفاده از نانو‌ذرات اکسید مس', , 10(3), pp. 81-98. doi: 10.22038/jreh.2024.25288
همایون نژاد, ایمان, امیریان, پرییا. مدل‌سازی شرایط حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی فاضلاب لبنیاتی با استفاده از نانو‌ذرات اکسید مس. , 1403; 10(3): 81-98. doi: 10.22038/jreh.2024.25288

مدل‌سازی شرایط حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی فاضلاب لبنیاتی با استفاده از نانو‌ذرات اکسید مس

مجله پژوهش در بهداشت محیط
مقاله 6، دوره 10، شماره 3 - شماره پیاپی 39، آذر 1403، صفحه 81-98    اصل مقاله (1.48 M)
نوع مقاله: مقالات پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22038/jreh.2024.25288
نویسندگان
ایمان همایون نژاد* 1؛ پرییا امیریان2
1استادیار گروه کشاورزی، دانشکده فنی-مهندسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
2دکترای بهداشت محیط، سازمان مدیریت پسماند شهرداری شیراز، شیراز، ایران
چکیده
زمینه و هدف: مدیریت، کنترل و تصفیه‌ی فاضلاب‌های صنعتی به لحاظ زیست‌محیطی و حفظ آب‌های زیرزمینی یک ضرورت به‌شمار می‌رود. استفاده از روش‌هایی علمی و جدید که در عین‌حال فاقد پیچیدگی‌های فنی سامانه‌های پیشرفته‌ی تصفیه نیز باشند، امکان‌سنجی می‌گردند. 

مواد و روش‌ها: پژوهش حاضر یک مطالعه‌ی تجربی با رویکرد کاربردی در مقیاس آزمایشگاهی بوده که در یک سیستم ناپیوسته انجام شد. حجم نمونه‌ی کل و تعداد آزمایش‌ها با استفاده از روش سطح پاسخ از نوع طرح مرکب مرکزی تعیین گردید و اثر چهار عامل (pH، دوز نانوذرات، زمان تماس و شدت امواج فراصوت) همگی در سه سطح، در فرآیند‌ سونوکاتالیستی با استفاده از نانوذرات اکسید مس برای حذف  CODفاضلاب لبنیاتی مورد بررسی قرار گرفت و شرایط بهینه‌ی‌ حذف و مدل آنالیز واریانس گزارش گردید. 

یافته‌ها: مقایسه بین راندمان تجربی و پیش‌بینی‌شده حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیا‌یی طی فرایند سونوکاتالیستی نشان داد مدل آنالیز واریانس برازش خوبی به داده‌ها داشته ‌است و مقادیر بهینه‌ی پیش‌بینی‌شده متغیرها برای دستیابی به بالاترین راندمان حذفCOD  به ترتیب برای pH، دوز نانوذره، زمان تماس و شدت امواج فراصوت، 10/59، 0/05گرم، 60 دقیقه و 84/89کیلوهرتز به‌دست آمد.

نتیجه‌گیری: روش طراحی آزمایش سطح-پاسخ، روشی کارآمد در کم کردن هزینه‌ها و آزمایش‌ها می‌باشد. بررسی اثرات متقابل متغیر‌ها می‌تواند ما را در درک بهتری از اثر متغیرهای مستقل بر متغیر وابسته یاری کند. انجام چنین مطالعاتی که جدیدترین روش‌های علمی را در تصفیه ی پساب‌های صنعتی مورد بررسی قرار می‌دهد، بهترین راه‌حل برای دستیابی به دانش روز و کاهش خسارات زیست‌محیطی است. 
کلیدواژه‌ها
فرایند سونوکاتالیستی؛ فاضلاب؛ صنایع لبنی؛ نانوذرات اکسید مس؛ روش سطح پاسخ
مراجع
  1. Kocakaplan N, Ertugay N, Malkoç E. The degradation of landfill leachate in the presence of different catalysts by sonolytic and sonocatalytic processes. Particulate Science and Technology. 2018;36(6):734-41. https://doi.org/10.1080/02726351.2017.1297338
  2. Tripathy BK, Ramesh G, Debnath A, Kumar M. Mature landfill leachate treatment using sonolytic-persulfate/hydrogen peroxide oxidation: Optimization of process parameters. Ultrasonics sonochemistry. 2019;54:210-9. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.01.036 PMid:30770274
  3. Al-Bsoul A, Al-Shannag M, Tawalbeh M, Al-Taani AA, Lafi WK, Al-Othman A, et al. Optimal conditions for olive mill wastewater treatment using ultrasound and advanced oxidation processes. Science of The Total Environment. 2020;700:134576. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134576 PMid:31706092
  4. Ran J, Duan H, Srinivasakannan C, Yao J, Yin S, Zhang L. Effective removal of organics from Bayer liquor through combined sonolysis and ozonation: Kinetics and mechanism. Ultrasonics Sonochemistry. 2022;88:106106. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2022.106106 PMid:35921714 PMCid:PMC9352555
  5. Torkashvand J, Rezaei Kalantary R, Heidari N, Kazemi Z, Kazemi Z, Farzadkia M, et al. Application of ultrasound irradiation in landfill leachate treatment. Environmental Science and Pollution Research. 2021;28:47741-51. https://doi.org/10.1007/s11356-021-15280-9 PMid:34283355
  6. Han W-K, Choi J-W, Hwang G-H, Hong S-J, Lee J-S, Kang S-G. Fabrication of Cu nano particles by direct electrochemical reduction from CuO nano particles. Applied surface science. 2006;252(8):2832-8. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2005.04.049
  7. Abdolalian S, Qaderi F. Optimization of sludge supernatant treatment using advanced oxidation processes via Response surface methodology. Environment, Development and Sustainability. 2023;25(8):7483-502. https://doi.org/10.1007/s10668-022-02351-1
  8. Hossini H, Rezaee A. Optimization of nitrate reduction by electrocoagulation using response surface methodology. 2014. https://doi.org/10.17795/jhealthscope-17795
  9. Rice EW, Baird RB, Eaton AD, Clesceri LS. Standard methods for the examination of water and wastewater. USA: American Public Health Association; ISBN 978-087553-013-0; 2012.
  10. Ayare SD, Gogate PR. Sonocatalytic treatment of phosphonate containing industrial wastewater intensified using combined oxidation approaches. Ultrasonics sonochemistry. 2019;51:69-76. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2018.10.018 PMid:30514487
  11. Jiang Y, Pétrier C, Waite TD. Effect of pH on the ultrasonic degradation of ionic aromatic compounds in aqueous solution. Ultrasonics sonochemistry. 2002;9(3):163-8. https://doi.org/10.1016/S1350-4177(01)00114-6 PMid:12154691
  12. Chen K, Lu C, Chang T, Lai Y, Wu C, Chen C. Comparison of photodegradative efficiencies and mechanisms of Victoria Blue R assisted by Nafion-coated and fluorinated TiO2 photocatalysts. Journal of hazardous materials. 2010;174(1-3):598-609. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.09.094 PMid:19815344
  13. Bansal P, Chaudhary GR, Mehta S. Comparative study of catalytic activity of ZrO2 nanoparticles for sonocatalytic and photocatalytic degradation of cationic and anionic dyes. Chemical Engineering Journal. 2015;280:475-85. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.06.039
  14. Wang S, Wu X, Wang Y, Li Q, Tao M. Removal of organic matter and ammonia nitrogen from landfill leachate by ultrasound. Ultrasonics sonochemistry. 2008;15(6):933-7. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2008.04.006 PMid:18522871
  15. Yang J-K, Lee S-M. Removal of Cr (VI) and humic acid by using TiO2 photocatalysis. Chemosphere. 2006;63(10):1677-84. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2005.10.005 PMid:16325231
  16. Bazrafshan E, Noorzaei S, KordMostafapour F. Photocatalytic degradation of aniline in aqueous solutions using magnesium oxide nanoparticles. Journal of Mazandaran University of Medical Sciences. 2016;26(139):126-36.
  17. AH M, AH J. [Photocatalytic degradation of phenol in aqueous solutions by Fe [III]-doped TiO2/UV process]. 2011.
  18. Sasaki K, Fukumoto N, Moriyama S, Hirajima T. Sorption characteristics of fluoride on to magnesium oxide-rich phases calcined at different temperatures. Journal of hazardous materials. 2011;191(1-3):240-8. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.04.071
  19. Bobu M, Yediler A, Siminiceanu I, Schulte-Hostede S. Degradation studies of ciprofloxacin on a pillared iron catalyst. Applied Catalysis B: Environmental. 2008;83(1-2):15-23. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2008.01.029
  20. Guo H-G, Gao N-Y, Chu W-H, Li L, Zhang Y-J, Gu J-S, et al. Photochemical degradation of ciprofloxacin in UV and UV. Environmetal science and pollution research international. 2013;20(5):3202-13. https://doi.org/10.1007/s11356-012-1229-x PMid:23054793
  21. Haddadi S, Naseri S, Vaezi F, Mahvi AH, Nabizadeh R. Determining the Effects of Various Factors on the Effectiveness of Ultrasonic Treatment of Secondary Effluent. Journal of Water and Wastewater; Ab va Fazilab (in persian). 2007;18(3):31-8.
  22. Mason TJ, Lorimer JP. Applied sonochemistry: the uses of power ultrasound in chemistry and processing: Wiley-Vch Weinheim; 2002. https://doi.org/10.1002/352760054X
  23. Liao C-H, Kang S-F, Hsu Y-W. Zero-valent iron reduction of nitrate in the presence of ultraviolet light, organic matter and hydrogen peroxide. Water Research. 2003;37(17):4109-18. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(03)00248-3 PMid:12946892
  24. Dianati Tilaki R, Alamgholilu M, Veisi F. Photocatalytic Degradation of Bisphenol A from Aqueous Solutions by ZnO Nanoparticles. Journal of Mazandaran University of Medical Sciences. 2014;24(115):81-92.
  25. Molinari R, Pirillo F, Loddo V, Palmisano L. Heterogeneous photocatalytic degradation of pharmaceuticals in water by using polycrystalline TiO2 and a nanofiltration membrane reactor. Catalysis Today. 2006;118(1-2):205-13. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2005.11.091
  26. Dianatitilaki R, Safarpour M. Nitrate Removal from Water by Nano zero Valent Iron in the Presence and Absence of ultraviolet light. Journal of Mazandaran University of Medical Sciences. 2014;24(113):151-61.
  27. Fang Z, Chen J, Qiu X, Qiu X, Cheng W, Zhu L. Effective removal of antibiotic metronidazole from water by nanoscale zero-valent iron particles. Desalination. 2011;268(1-3):60-7. https://doi.org/10.1016/j.desal.2010.09.051
  28. Abdolshahi Nezhad S, Borghei SM, Sayedi M. Removal of Hexavalent Chromium by Frrite Nono Particles. Nashrieh Shimi va Mohandesi Shimi Iran. 2015;34(1):29-37.
  29. Zazouli M, Ebrahimzadeh MA, Yazdani Charati J, Shiralizadeh Dezfoli A, Rostamali E, Veisi F. Effect of sunlight and ultraviolet radiation in the titanium dioxide (TiO2) nanoparticles for removal of furfural from water. Journal of Mazandaran University of Medical Sciences. 2013;23(107):126-38.
  30. Moussavi G, Mahmoudi M. Removal of azo and anthraquinone reactive dyes from industrial wastewaters using MgO nanoparticles. Journal of hazardous materials. 2009;168(2-3):806-12. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.02.097 PMid:19303210
  31. Bazrafshan E, Mohammadi L, Kord Mostafapour F, Zazouli MA. Adsorption of methylene blue from aqueous solutions onto low-cost ZnCl2 treated pistachio-nut shell ash. Wulfenia. 2013;20(11):149-63.
  32. Bazrafshan E, Mostafapour FK, Hosseini AR, Raksh Khorshid A, Mahvi AH. Decolorisation of reactive red 120 dye by using single-walled carbon nanotubes in aqueous solutions. Journal of chemistry. 2013;2013. https://doi.org/10.1155/2013/938374
  33. Parastar S, Poureshg Y, Nasseri S, Vosoughi M, Golestanifar H, Hemmati S, et al. Photocatalytic removal of nitrate from aqueous solutions by ZnO/UV process. Journal of Health. 2012;3(3):54-61.
  34. Kakavandi B, Rezaei Kalantary R, Jonidi Jafari A, Esrafily A, Gholizadeh A, Azari A. Efficiency of powder activated carbon magnetized by Fe3O4 nanoparticles for amoxicillin removal from aqueous solutions: Equilibrium and kinetic studies of adsorption process. Iranian journal of health and environment. 2014;7(1):21-34.
  35. Ghauch A, Tuqan A, Abou Assi H. Antibiotic removal from water: elimination of amoxicillin and ampicillin by microscale and nanoscale iron particles. Environmental pollution. 2009;157(5):1626-35. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2008.12.024 PMid:19168269
  36. El-Kemary M, El-Shamy H, El-Mehasseb I. Photocatalytic degradation of ciprofloxacin drug in water using ZnO nanoparticles. Journal of Luminescence. 2010;130(12):2327-31. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2010.07.013
  37. Liu X, Lv P, Yao G, Ma C, Tang Y, Wu Y, et al. Selective degradation of ciprofloxacin with modified NaCl/TiO2 photocatalyst by surface molecular imprinted Colloids and surfaces A: physicochemical and engineering aspects. 2014;441:420-6. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2013.10.005
  38. Joshi SM, Gogate PR. Treatment of landfill leachate using different configurations of ultrasonic reactors combined with advanced oxidation processes. Separation and Purification Technology. 2019;211:10-8. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.09.060
  39. Khataee A, Karimi A, Arefi-Oskoui S, Soltani RDC, Hanifehpour Y, Soltani B, et al. Sonochemical synthesis of Pr-doped ZnO nanoparticles for sonocatalytic degradation of Acid Red 17. Ultrasonics sonochemistry. 2015;22:371-81. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2014.05.023 PMid:24931424
  40. Joo SH, Cheng F. Nanotechnology for environmental remediation: Springer Science & Business Media; 2006. https://doi.org/10.1007/b137366

 

آمار
تعداد مشاهده مقاله: 169
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 125