با گسترش روز افزون واحد های صنعتی و افزایش تولید فاضلاب، آلوده شدن منابع آبی و همچنین محدود بودن آب، یکی از معضلات زیست محیطی و اقتصادی محسوب می شود، زیرا توزیع آب ناسالم و غیر منطبق بر استانداردها در کوتاه مدت و به خصوص در بلند مدت اثرات جبران ناپذیری بر سلامت مصرف کنندگان خواهد گذاشت (1). در بین آلاینده های شیمیایی، داروها با عنوان [1]PPCPs جزء ترکیبات آلی و از مهمترین آلاینده­های زیست تخریب ناپذیر منابع آبی به حساب می­آیند و در لیست آلاینده­های دارای تقدم شناخته شده اند (2). از سوی دیگر براساس گزارشات رسمی سازمان غذا و دارو میزان سرانه مصرف PPCPs در سال معادل با 15 گرم در دنیا است که این میزان در کشورهای توسعه یافته بین 50 تا150 گرم در سال می باشد(3). در بین این نوع از داروها، استامینوفن یکی از گروه های PPCPs بوده که مقدار آن از ng/L در منابع آبی تا mg/L در پساب تصفیه خانه ها متغیر است (4-6).  استامینوفن یکی از داروهای سنتتیک وپرمصرف می باشد که از P- امینوفنل مشتق می شود که بدلیل حضور حلقه فنلی و مشتقات موجود در آن در برابر تجزیه بیولوژیکی مقاوم بوده به همین دلیل لزوم حذف آن مورد توجه است. علت این امر این است که غلظت بالای استامینوفن در تولیدات دارویی و نیز پس از مصرف توسط بیماران (58-68%) از طریق ادرار و مدفوع و به شکل غیرمتابولیزه به پساب راه پیدا کرده و وارد سیستم جمع آوری فاضلاب شهری می گردد. متاسفانه سیستم متداول تصفیه خانه شهری در حذف این گروه از داروها از کارایی بالایی برخوردار نبوده و سرانجام این گروه به منابع آبی راه خواهد یافت. برای مثال در  مطالعه ای که در اروپا انجام شد، غلظت استامینوفن بین 59-220 نانو گرم در لیتر در پساب خروجی تصفیه خانه تا 777-12 نانوگرم در لیتر در آب شیرین اندازه گیری شده است(7). از اثرات نامطلوب استامینوفن به عنوان ریسکی در خصوص بهداشت عمومی و محیطزیست می توان به بیماری های دستگاه گوارش، نکروز کبدی و تخریب بافت کبد اشاره نمود (8) که به منظور جلوگیری از مخاطرات عمومی و محیط زیست از اثرات نامطلوب داروها از جمله استامینوفن، لزوم حذف این ترکیبات قبل از تخلیه به محیط زیست از جریان های آلوده محسوس است.

تصفیه بیولوژیکی، استخراج در حلال، اکسیداسیون شیمیایی، روش های الکتروشیمیایی و جذب روش های حذف مطرح شده برای این نوع از ترکیبات است. اما مشکلاتی نظیر هزینه بالا، راندمان پایین و تولید محصولات جانبی سمی و خطرناک فاکتورهای محدودکننده برای بعضی از این روش ها هستند (9). در بین فرایندهای فیزیکوشیمیایی، تکنولوژی جذب به طور وسیعی مورد توجه محققان قرار گرفته است (10-11). استفاده از مواد نانویی با ساختار بلوری در روش­های تصفیه آب به دلیل گستردگی حوزه­های کاربرد، تأثیرگذاری مستقیم بر اغلب صنایع و علوم و نیز به عنوان یک فناوری اولویت­دار و راهبردی برای تمام کشورها محسوب می­شود

 

 

" />

بررسی کارائی نانو جاذب سیلیکاتی اصلاح شده در حذف آلاینده دارویی از محلول های آبی - مطالعه موردی استامینوفن

Study on efficiency of modified nano silicate adsorbent for removal of pharmaceuticals from aqueous solutions - A case study acetaminophen


چاپ صفحه
پژوهان
صفحه نخست سامانه
مجری و همکاران
مجری و همکاران
منابع
منابع
علوم پزشکی شهید بهشتی
علوم پزشکی شهید بهشتی

مجریان: اکبر اسلامی

کلمات کلیدی: نانو سیلیکات، جذب، استامینوفن

اطلاعات کلی طرح
hide/show

کد طرح 14471
عنوان فارسی طرح بررسی کارائی نانو جاذب سیلیکاتی اصلاح شده در حذف آلاینده دارویی از محلول های آبی - مطالعه موردی استامینوفن
عنوان لاتین طرح Study on efficiency of modified nano silicate adsorbent for removal of pharmaceuticals from aqueous solutions - A case study acetaminophen
کلمات کلیدی نانو سیلیکات، جذب، استامینوفن
نوع طرح بنیادی-کاربردی
نوع مطالعه مطالعه تجربی
مدت اجراء - روز 365
ضرورت انجام تحقیق

با گسترش روز افزون واحد های صنعتی و افزایش تولید فاضلاب، آلوده شدن منابع آبی و همچنین محدود بودن آب، یکی از معضلات زیست محیطی و اقتصادی محسوب می شود، زیرا توزیع آب ناسالم و غیر منطبق بر استانداردها در کوتاه مدت و به خصوص در بلند مدت اثرات جبران ناپذیری بر سلامت مصرف کنندگان خواهد گذاشت (1). در بین آلاینده های شیمیایی، داروها با عنوان [1]PPCPs جزء ترکیبات آلی و از مهمترین آلاینده­های زیست تخریب ناپذیر منابع آبی به حساب می­آیند و در لیست آلاینده­های دارای تقدم شناخته شده اند (2). از سوی دیگر براساس گزارشات رسمی سازمان غذا و دارو میزان سرانه مصرف PPCPs در سال معادل با 15 گرم در دنیا است که این میزان در کشورهای توسعه یافته بین 50 تا150 گرم در سال می باشد(3). در بین این نوع از داروها، استامینوفن یکی از گروه های PPCPs بوده که مقدار آن از ng/L در منابع آبی تا mg/L در پساب تصفیه خانه ها متغیر است (4-6).  استامینوفن یکی از داروهای سنتتیک وپرمصرف می باشد که از P- امینوفنل مشتق می شود که بدلیل حضور حلقه فنلی و مشتقات موجود در آن در برابر تجزیه بیولوژیکی مقاوم بوده به همین دلیل لزوم حذف آن مورد توجه است. علت این امر این است که غلظت بالای استامینوفن در تولیدات دارویی و نیز پس از مصرف توسط بیماران (58-68%) از طریق ادرار و مدفوع و به شکل غیرمتابولیزه به پساب راه پیدا کرده و وارد سیستم جمع آوری فاضلاب شهری می گردد. متاسفانه سیستم متداول تصفیه خانه شهری در حذف این گروه از داروها از کارایی بالایی برخوردار نبوده و سرانجام این گروه به منابع آبی راه خواهد یافت. برای مثال در  مطالعه ای که در اروپا انجام شد، غلظت استامینوفن بین 59-220 نانو گرم در لیتر در پساب خروجی تصفیه خانه تا 777-12 نانوگرم در لیتر در آب شیرین اندازه گیری شده است(7). از اثرات نامطلوب استامینوفن به عنوان ریسکی در خصوص بهداشت عمومی و محیطزیست می توان به بیماری های دستگاه گوارش، نکروز کبدی و تخریب بافت کبد اشاره نمود (8) که به منظور جلوگیری از مخاطرات عمومی و محیط زیست از اثرات نامطلوب داروها از جمله استامینوفن، لزوم حذف این ترکیبات قبل از تخلیه به محیط زیست از جریان های آلوده محسوس است.

تصفیه بیولوژیکی، استخراج در حلال، اکسیداسیون شیمیایی، روش های الکتروشیمیایی و جذب روش های حذف مطرح شده برای این نوع از ترکیبات است. اما مشکلاتی نظیر هزینه بالا، راندمان پایین و تولید محصولات جانبی سمی و خطرناک فاکتورهای محدودکننده برای بعضی از این روش ها هستند (9). در بین فرایندهای فیزیکوشیمیایی، تکنولوژی جذب به طور وسیعی مورد توجه محققان قرار گرفته است (10-11). استفاده از مواد نانویی با ساختار بلوری در روش­های تصفیه آب به دلیل گستردگی حوزه­های کاربرد، تأثیرگذاری مستقیم بر اغلب صنایع و علوم و نیز به عنوان یک فناوری اولویت­دار و راهبردی برای تمام کشورها محسوب می­شود

 

 

هدف کلی بررسی کارایی نانو جاذب سیلیکاتی در جذب استامینوفن
خلاصه روش کار

در ابتدا با مرور مطالعات انجام گرفته پارامترهای تاثیر گذار بر حذف استامینوفن توسط فرایند جذب تعیین می گردد. از میان این فاکتورها در ابتدا غلظت استامینوفن اشاره شده در فاضلاب واقعی بر اساس مطالعات پیشین تعیین و در یک غلظت، فرایند مورد بررسی قرار خواهد گرفت.جهت رسوب سازی سیلیکات روش های مختلفی ارائه شده است.رسوب دهی سیلیکا بوسیله خنثی سازی محلول سدیم یا پتاسیم سیلیکات می باشد. در این روش به طوره عمده ازسولفوریک اسید استفاده می گرددکه به محلول سیلیکات سدیم و آب اضافه گردیده با حفظ pH در محیط قلیائی عمل ترسیب انجام میگیرد. این واکنش در دمای 50 تا 90 درجه سانتی گراد و در زیر همزن انجام خواهد گرفت (13). سپس رسوبات با آب مقطر شسته شده و خشک می گردد. در این حالت ذرات تشکیل شده به اندازه 4_5 نانومتر بوده  که بعد از سخت شدن به شکل دانه هایی اسفنجی در می آید (13).جهت شناسایی مشخصات جاذب های تولیدی از جمله ریخت شناسی، سطح ویژه، حجم و اندازه منافذ، گروه های عامل سطح، نقطه بار صفر و دانسیته با استفاده از روش تشخیصی آزمایشگاهی XRD، SEM، BET و FTIR حجم – وزن سنجی انجام خواهد شد. در مرحله بعد بررسی کارایی جاذب  تولیدی جهت حذف استامینوفن مذکور انجام خواهد گرفت. محلول های حاوی استامینوفن به صورت سنتتیک در محل آزمایشگاه تهیه وکارایی فرایند جذب در سیستم بسته با بررسی متغیرهای اصلی pH (7، 9، 11)، دوز جاذب (10، 20و 30 )گرم بر لیتر، غلظت اولیه استامینوفن (25، 50، 100) و زمان تماس (15، 30 ،60) دقیقه انجام خواهد گرفت. محلول سنتتیک به عنوان فاضلاب خام وارد بشرهای 1 لیتری می گردد و به منظور فراهم آوردن یک محیط همگن در تمام مراحل تحقیق از یک شیکر استفاده خواهد شد. سپس در انتهای هر مرحله از آزمایشات نمونه ها برداشت و با دورrpm  2000 به مدت 10 دقیقه در دستگاه سانتریفوژ ،سانتریفوژ شده و مقدار جذب استامینوفن  با دستگاه HPLC  اندازه­گیری می گردد. در انتها جهت آنالیز و نمایش تصویری داده ها از نرم افزارهای آماری استفاده می شود .همچنین برای نمایش تصویری از نرم افزار Excel استفاده خواهد شد.


اطلاعات مجری و همکاران
hide/show

نام و نام‌خانوادگی سمت در طرح نوع همکاری درجه‌تحصیلی پست الکترونیک
اکبر اسلامیمجری اصلی دکترای تخصصی پی اچ دیaeslami@sbmu.ac.ir
محمد مهرعلیانهمکار mohammadmehralian@yahoo.com
سیده مرجان هاشمی عمروابادیهمکار ma.hashemi@sbmu.ac.ir

منابع
hide/show

1.   Aleboyeh A, Daneshvar N, Kasiri M. Optimization of CI Acid Red 14 azo dye removal by electrocoagulation batch process with response surface methodology. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 2008;47(5):827-32.

2.   Pearce C, Lloyd J, Guthrie J. The removal of colour from textile wastewater using whole bacterial cells: a review. Dyes and Pigments. 2003;58(3):179-96.

3.   Kim S-K. Marine Biomaterials: Characterization, isolation and applications: CRC Press; 2013.

4.   Namasivayam C, Kavitha D. Removal of Congo Red from water by adsorption onto activated carbon prepared from coir pith, an agricultural solid waste. Dyes and Pigments. 2002;54(1):47-58.

5.   Amin NK. Removal of reactive dye from aqueous solutions by adsorption onto activated carbons prepared from sugarcane bagasse pith. Desalination. 2008;223(1):152-61.

6.   Mall ID, Srivastava VC, Agarwal NK, Mishra IM. Adsorptive removal of malachite green dye from aqueous solution by bagasse fly ash and activated carbon-kinetic study and equilibrium isotherm analyses. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2005;264(1):17-28.

7.   Samarghandi  M, Hadi  M, Azizian  S, Solaymani  M. Characteristics of activated carbon produced from pine cones in the adsorption column from aqueous. Journal of Ecology solutions. 2012;60(2):117-28 (In persian).

8.   Al-Ghouti MA, Li J, Salamh Y, Al-Laqtah N, Walker G, Ahmad MN. Adsorption mechanisms of removing heavy metals and dyes from aqueous solution using date pits solid adsorbent. Journal of Hazardous Materials. 2010;176(1):510-20.

9.   Haque E, Jun JW, Jhung SH. Adsorptive removal of methyl orange and methylene blue from aqueous solution with a metal-organic framework material, iron terephthalate (MOF-235). Journal of Hazardous Materials. 2011;185(1):507-11.

10. Rafatullah M, Sulaiman O, Hashim R, Ahmad A. Adsorption of methylene blue on low-cost adsorbents: a review. Journal of Hazardous Materials. 2010;177(1):70-80.

11. Vasu AE. Studies on the removal of Rhodamine B and malachite green from aqueous solutions by activated carbon. Journal of Chemistry. 2008;5(4):844-52.

 

 

12- Sofi Karimi F. Study on the efficiency of  modified  nanoporous graphene adsorbent for removal of 4-chlorophenol from aqueous solution: Shahid Beheshti University of Medical Sciences School of Public Health,2012.p.1-40.

13_ Guido Busca. Heterogeneous Catalytic Materials Solid State Chemistry,Surface Chemistry and Catalytic Behaviour: Elsevier: First edition 2014.

14_K.A. Selim, ,M.A. Youssef, F.H. Abd El-Rahiem,M.S. Hassan: Dye removal using some surface modified silicate minerals. International Journal of Mining Science and Technology. Volume 24, Issue 2, March 2014, Pages 183–189.

15_Qingshan Lu, , Qiang Li, Jingjing Zhang, Jingfeng Li, Jinhua Lu. Facile mesoporous template-assisted hydrothermal synthesis of ordered mesoporous magnesium silicate as an efficient adsorbent. Applied Surface Science. Volume 360, Part B, 1 January 2016, Pages 889–895.

16_ Qiang LiJingjing Zhang,. Hydrothermal synthesis and characterization of ordered mesoporous magnesium silicate-silica for dyes adsorption. Materials Letters. Volume 170, 1 May 2016, Pages 167–170.

17. Ehrampoush M, Ghanizadeh G, Ghaneian M. Equilibrium and kinetics study of reactive red 123 dye removal from aqueous solution by adsorption on eggshell. Iranian Journal of Environmental Health Science & Engineering. 2011;8(2):1-10.

18. Royer B , Cardoso N F,  Lima E C ,  Vaghetti J C P, Simon N M, Calvete T,  Veses R C. Applications of Brazilian pine-fruit shell in natural and carbonized forms as adsorbents to removal of methylene blue from aqueous solutions Kinetic and equilibrium study. Journal of Hazardous Materials.2009:164(2-3):1213-1222