فهرست مطالب

مهندسی بهداشت محیط - سال هفتم شماره 3 (بهار 1399)
  • سال هفتم شماره 3 (بهار 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/04/23
  • تعداد عناوین: 8
|
  • حمیدرضا صبحی، مجتبی یگانه بادی، علی اسرافیلی، مهناز قنبریان* صفحات 229-243
    زمینه و هدف

    آنتی بیوتیک سفتریاکسون به طور گسترده ای برای درمان عفونت های مختلف استفاده می شود که در آب و فاضلاب انباشته شده و ممکن است مسایل زیست محیطی و بهداشتی ایجاد کند. هدف از این مطالعه بررسی کارایی استفاده از فرآیند فوتوکاتالیستی (Fe3O4@SiO2@TiO2) در حذف سفتریاکسون از محلول های آبی بوده است.

    مواد و روش ها

    این مطالعه از نوع مطالعات تجربی- کاربردی می باشد. به منظور سنتز نانو ذرات Fe3O4@SiO2@TiO2 از روش سل ژل استفاده گردید و با استفاده از آنالیز های SEM، XRD  وEDX خصوصیات کاتالیست بررسی گردید. اثر متغیر ها شامل pH، غلظت کاتالیست، غلظت سفتریاکسون، زمان تماس و آزمایش بازیافتی (7 مرتبه)، تعیین میزان معدنی سازی مورد بررسی قرار گرفت. غلظت باقیمانده سفتریاکسون توسط دستگاه HPLC در طول موج 240 نانومتر تعیین شد.

    یافته ها

    طبق نتایج به دست آمده در این مطالعه بالاترین کارایی فرآیند در غلظت سفتریاکسون 10 میلی گرم در لیتر، pH برابر 3 و مقدار کاتالیست برابر 2 گرم بر لیتر در مدت زمان 120 دقیقه به میزان 7/96 درصد به دست آمد. نتایج نشان داد که حذف سفتریاکسون به وسیله این فرآیند از مدل سینتکی درجه اول تبعیت می نماید. میزان معدنی سازی پس از پایان زمان واکنش 7/83 درصد تعیین گردید. قابلیت استفاده مجدد کاتالیست تا 7 مرتبه با کاهش راندمان حدود 2/5 درصد را داراست.

    نتیجه گیری

    نتایج به دست آمده نشان داد که فرآیند فوتوکاتالیستی با استفاده از نانوکاتالیست مغناطیسی Fe3O4@SiO2@TiO2  می تواند یک روش موثر در حذف سفتریاکسون از محیط های آبی باشد.

    کلیدواژگان: فوتوکاتالیست، نانوذرات مغناطیسی، نور UV، سفتریاکسون
  • بابک کاکاوندی، محمد نوری سپهر، عماد دهقانی فرد*، محمد رفیعی صفحات 244-260
    زمینه و هدف

    آنیلین ماده ای است که در صنایع شیمیایی و در فرآیندهای مختلفی نظیر تولید آفت کشها، سفید کننده های شیمیایی، رنگهای نساجی و غیره استفاده می گردد. به دلیل اثرات منفی آنیلین بر روی محیط زیست که به دلیل سخت تجزیه بودن این ماده می باشد، روش های مختلفی جهت حذف این ماده مورد بررسی قرار گرفته است. هدف کاربردی این طرح بررسی کارایی نانولوله کربن مغناطیسی شده در حذف آلاینده آنیلین از محلول آبی می باشد.

    مواد و روش ها

    نانو ذرات مغناطیسی Fe3O4-CNT در مطالعه حاضر به روش هم ترسیبی (Co-Percipitation) تهیه گردید. مورفولوژی سطح جاذب، شکل و اندازه نانوذرات مغناطیسی CNT-Fe3O4 به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و میکروسکوپ الکترونی انتقالی (TEM) بررسی شد. همچنین برای تعیین ویژگی های فیزیکی جاذب نظیر مساحت سطحی، اندازه و حجم حفرات و توزیع آنها بر روی جاذب از آنالیز BET  استفاده شد. به منظور تعیین الگوی پراکنش اشعه ایکس و تعیین خلوص ذرات Fe3O4 تولیدی از دستگاه پراش اشعه ایکس(XRD) استفاده گردید. ویژگی های مغناطیسی جاذب سنتز شده برای قبل و بعد از جذب سطحی به وسیله تکنیک FTIR مورد آنالیز قرار گرفت. به منظور بهینه سازی شرایط جذب و تعیین مقادیر بهینه هر یک از فاکتورهای موثر بر فرایند جذب (pH ، زمان تماس، مقدار جاذب، غلطت اولیه آنیلین و دما) ، آزمایشات جذب انجام شد و غلظت آنیلین توسط روش اسپکتروفتومتری تعیین شد.

    یافته ها

    آنالیزهای SEM , TEM نشان داد که نانو لوله های کربنی مغناطیسی تقریبا به صورت یکنواخت بوده و دارای قطر متوسط 5 نانو متر و طول متوسط 100 نانومتر هستند. همچنین آنالیز XRD نشان دهنده تثبیت اکسید آهنFe3O4 بر روی نانو لوله های کربنی می باشد. آنالیز FTIR مربوط به جذب آلاینده آنیلین بر روی جاذب نانولوله کربن مغناطیسی شده، نشان می دهد که باند آلاینده آنیلین بر روی جاذب پدیدار شده است.

    نتیجه گیری

    نتایج مطالعه نشان داد که جاذب MWCNT مغناطیسی، قادر به حذف موثر آلاینده آنیلین از محیطهای آبی می باشد. آنالیزهای آماری نشان داد که پارامترهای pH، غلظت جاذب، غلظت آلاینده، دما و زمان تماس بر روی راندمان حذف آلاینده موثر هستند.

    کلیدواژگان: آنیلین، نانولوله کربن مغناطیسی شده، جذب سطحی، محلول آبی
  • علی اسرافیلی، سودابه قدسی*، روشنک رضایی کلانتری، میترا غلامی صفحات 261-279
    زمینه و هدف

    ارگانوفسفره ها از شایع ترین سموم دفع آفات در جهان به شمار می روند. از سموم پرمصرف این گروه مالاتیون می باشد که توسط EPA در گروه III مواد از نظر سرطانزایی تقسیم می شود. بنابراین باتوجه به مصرف زیاد این آفت کش و قدرت بیماری زایی آن باید به شیوه مناسب حذف گردد. یکی از راه های حذف استفاده از فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته است. هدف از این مطالعه حذف فتوکاتالیستی آفت کش مالاتیون توسط نانوکامپوزیت g-C3N4/Fe3O4/Ag می باشد.

    روش

    در این مطالعه از نانوکامپوزیت g-C3N4/Fe3O4/Ag که با استفاده از روش هیدروترمال سنتز گردید، برای حذف فتوکاتالیستی مالاتیون استفاده شد. متغیر های مورد بررسی pH، دوز نانوکامپوزیت، غلظت آلاینده بود. هم چنین اثر رادیکال خوارهای اگزالات آمونیوم ، ترت بوتانول و بنزوکینون بر انجام آزمایش سنجش شد.

    یافته ها

    بهترین راندمان حذف مالاتیون در 7=pH، دوز 5/0 گرم بر لیتر و غلظت آلاینده 10 میلی گرم بر لیتر و در زمان 60 دقیقه و برابر با 100 % بود. با افزایش دوز کاتالیست تا 5/0 گرم بر لیتر راندمان افزایش یافت. اما با افزایش غلظت آلاینده راندمان حذف روند نزولی داشت. هم چنین راندمان حذف مالاتیون در حضور رادیکال خوارهای اگزالات آمونیوم، ترت بوتانول و بنزوکینون به ترتیب 36/93 %، 78/44 % و 71/90 % به دست آمد و سینتیک واکنش از معادله درجه اول با  9852/0= R2  پیروی کرد.

    نتیجه گیری

    بنابراین g-C3N4/Fe3O4/Ag از پتانسیل بالایی برای حذف مالاتیون برخوردار بوده و می تواند برای از بین بردن آلاینده های مختلف از محلول های آبی استفاده شود.

    کلیدواژگان: فتوکاتالیست، مالاتیون، g-C3N4، Fe3O4، Ag
  • فائزه جعفری، نسرین حسن زاده* صفحات 280-297
    زمینه وهدف

    با توجه به افزایش مصرف شوینده ها و مشکلات آلودگی منابع آبی در اثر رهاسازی فاضلاب های حاوی مقادیر زیاد شوینده ها در چند دهه اخیر، در این مطالعه به بررسی غلظت و ارزیابی ریسک سلامت و اکولوژیک آلکیل بنزن سولفانات خطی (LAS) به عنوان مهم ترین ترکیب شوینده ها در سد اکباتان همدان پرداخته شده است.مواد و

    روش

    31 ایستگاه نمونه برداری از مخزن سد اکباتان و رودخانه های ورودی به سد و سرریز سد اکباتان (سد آبشینه) جهت نمونه برداری آب انتخاب شد. پارامترهایی همچون دمای آب، pH، EC، TDS، DO و ORP در محل نمونه برداری اندازه گیری شد. جذب LAS از طریق دستگاه اسپکتروفتومتر(WTW 660) در طول موجnm  650 قرایت شد.

    یافته ها

    نتایج غلظت LAS اندازه گیری شده را در دامنه mg/L 4/1- 01/0 نشان داد. نتایج آزمون همبستگی اسپیرمن بین LAS و فاکتورهای کیفی آب نشان داد بین LAS با شوری، TDS و EC رابطه مثبت و معنی دار در سطح 01/0 و بین LAS و DO رابطه منفی در سطح 05/0 وجود دارد.  نتایج محاسبه ارزیابی ریسک اکولوژیک، در 13 ایستگاه ریسک زیاد، در 15 ایستگاه ریسک متوسط و در3 ایستگاه ریسک کم را نشان داد. همچنین محاسبه ارزیابی ریسک سلامت LAS، عدم وجود ریسک در گروه های مختلف سنی مختلف را نشان داد. نتایج مقایسه غلظت LAS با استاندارد تخلیه سورفاکتانت ها به داخل آب های سطحی و مصارف کشاورزی و آبیاری در ایران نشان داد غلظت LAS از نظر تخلیه به داخل آب های سطحی کمتر حد مجاز (mg/L 5/1) ولی از نظر استفاده برای مصارف کشاورزی و آبیاری مقدار LAS در 7 ایستگاه بیشتر از استاندارد  مربوطه است.  

    نتیجه گیری

    نتایج این مطالعه نشان داد سد اکباتان و رودخانه های منتهی به سد در معرض ورود ترکیبات شوینده ناشی از ورود فاضلاب های خانگی قرار دارد. بنابراین لازم است اقدامات موثر و پیشگیرانه در جهت کنترل و کاهش ورود فاضلاب های تصفیه نشده به این سد مهم و حیاتی صورت گیرد.

    کلیدواژگان: سد اکباتان، سد آبشینه، (LAS)، ریسک اکولوژیک، ریسک سلامت
  • محمد دلنواز*، مهسا پیداد صفحات 298-313
    زمینه و هدف

    در این تحقیق بهینه سازی و پیش بینی راندمان راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک (MBBR) در تصفیه فاضلاب مصنوعی حاوی آنیلین با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN) بررسی شده است.

    مواد و روش ها

    نتایج مدلسازی از راکتور به حجم تقریبی 5 لیتر که با درصد پرشدگی 30، 50 و 70 درصد با سنگدانه های سبک لیکا به عنوان محیط رشد میکروارگانسیم ها و تشکیل لایه بیوفیلم پر شده بود، استفاده گردید. برای تعیین شرایط بهینه در آزمایش های انجام شده و همچنین پیش بینی آزمایش های انجام نشده، سه عامل میزان خوراک در سطوح بین 100 تا 3000 میلی گرم بر لیتر، زمان ماند 8 تا 72 ساعت و درصد پرشدگی 30 و 50 و 70 درصد با استفاده از RSM صورت گرفت. دقت و صحت مدلهای ارایه شده به کمک تحلیل واریانس ANOVA بررسی شد. پیش بینی راندمان حذف سیستم با استفاده از ANN پایه شعاعی نیز بررسی گردید.

    یافته ها

    بهینه سازی فرایند نشان داد که شرایط بهینه برای بیشترین حذف در میزان خوراک mg/l 1700 و زمان ماند 72 ساعت در درصد پرشدگی 82/56 درصد می باشد. نتایج پیش بینی فرایند با استفاده از ANN پایه شعاعی نیز نشان داد که در بهترین ساختار شبکه با توابع انتقال Radbas و خطی (Purelin) با 982/0=R2 قادر به پیش بینی راندمان حذف می باشد.

    نتیجه گیری

    با مقایسه مدل ANN پایه شعاعی و RSM و مقایسه میزان خطای این دو روش می توان گفت که روش ANN پایه شعاعی با دقت بیشتر و خطای کمتر روند داده ها را پیش بینی کرده است.

    کلیدواژگان: راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک، آنیلین، روش پاسخ سطح، شبکه عصبی مصنوعی
  • سعید شجاعی برجوئی*، حمیدرضا عظیم زاده، اصغر مصلح آرانی صفحات 314-337
    زمینه و هدف

    تلاش برای اشتغال زایی در کشورهای در حال توسعه، هم سو با توسعه صنایع، فلزات سنگین به طور پیوسته به محیط زیست انتشار می یابند. این مطالعه با هدف سنجش غلظت فلزات سنگین و ارزیابی سطح آلودگی غبار اطراف تعدادی از صنایع با استفاده از شاخص های اکولوژیکی صورت گرفت.

    روش کار

    این مطالعه توصیفی تحلیلی و مقطعی در فصل زمستان با نصب 35 تله غبارگیر در اطراف صنایع خاک چینی، کاشی سرامیک، شن ماسه و شیشه در شهرستان اردکان انجام شد. با استفاده از دستگاه ICP-MS غلظت فلزات سنگین در غبار اندازه گیری شد. با استفاده از شاخص های فاکتور آلودگی (CF)، شاخص آلودگی (PI)، غنی شدگی (EF)، شاخص آستانه آلودگی (PIT)، قدر مطلق بردار شاخص آلودگی (PIvector)، شاخص آلودگی جدید (PIN)، شاخص آلودگی چند عنصره (MEC)، میانگین وزنی شاخص آلودگی (PIwAvg)، شاخص آلودگی تلفیقی (IPI)، فاکتور مواجهه (ExF) و نسبت میانگین محدوده اثرات میانه (MERMQ) سطح آلودگی غبار مورد ارزیابی و در GIS نسخه 5/10 پهنه بندی شد.

    یافته ها

    میانگین غلظت فلزات سنگین در غبار به صورت روی (mg/kg 54/3310)> سرب (mg/kg 28/137)> مس (mg/kg 65/63)> نیکل (mg/kg 91/45)> آرسنیک (mg/kg 12/35)> کبالت (mg/kg 73/13)> مولیبدن (mg/kg 40/4) اندازه گیری شد. در کلیه ایستگاه های نمونه برداری شاخص CF عناصر سرب، آرسنیک و روی در کلاس آلودگی بسیار بالا و شاخص PI سرب در کلاس آلودگی شدید قرار گرفت. فلز روی در 30 ایستگاه غنی شدگی خیلی بالا را نشان داد. برای کاربری حفاظت محیط زیست، شاخص PIT عنصر روی در کلیه ایستگاه های نمونه برداری در کلاس آلودگی خیلی شدید قرار گرفت. همچنین بر اساس شاخص IPI کلیه ایستگاه ها در کلاس شدیدا آلوده قرار گرفتند. فلزات سنگین در 32 ایستگاه بر اساس شاخص MERMQ، دارای 76 درصد سمیت و بر اساس شاخص PIN در کلاس آلوده بودند. بیشترین مقادیر شاخص های MEC (43/3) و PIvector (93/35) در ایستگاه های 1S و 15S، PIwAvg (27/42) در ایستگاه های 1S و 12S و ExF (11/117) در  ایستگاه 1S به دست آمد.

    نتیجه گیری

    بر اساس نتایج پهنه بندی تعدادی از شاخص های آلودگی، جهت باد غالب منطقه نقش مهمی در افزایش غلظت فلزات سنگین در ایستگاه های پایین دست صنایع دارد.

    کلیدواژگان: فلزات سنگین، صنایع، شاخص های آلودگی، غبار اتمسفری راسب شونده
  • بهار حاجی سامی، سمیه محمدی*، روانبخش شیردم صفحات 338-355
    زمینه و هدف

    آنیون های خورنده در پساب های صنعتی می توانند مشکلات عدیده ای را به لحاظ محیط زیستی و اقتصادی به همراه داشته باشند. در این مطالعه هیدروکسید لایه ای منیزیم و آلومینیوم با بار اضافی مثبت سنتز شد و جهت جذب یون های کلرید از پساب سرب و روی انگوران زنجان مورداستفاده قرار گرفت.

    مواد و روش ها

    جهت سنتز، نیترات منیزیم (Magnesium Nitrate) و نیترات آلومینیوم (Aluminum Nitrate) با نسبت مولی4 مخلوط شدند. ماده بلورین سنتز شده با آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی به همراه طیف سنجی پراش انرژی، طیف سنجی مادون قرمز و اندازه گیری پتانسیل زتا سطح جاذب موردبررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج پراش اشعه ایکس ساختار لایه ای هیدروکسید منیزیم-آلومینیوم را تایید کرد که  قبل و بعد از جذب تفاوت چندانی به لحاظ ساختار بلورین ایجاد نشده و تنها فاصله بین لایه ها تغییر پیداکرده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی متراکم شدن جاذب بعد از جذب یون کلرید را نشان داد و همچنین طیف سنجی پراش انرژی وجود یون های کلرید و ترسیب یون کلسیم بعد از جذب را تایید نمود. اندازه گیری زتا پتانسیل، بار مثبت سطح جاذب را تایید کرد. یافته های حاصل از جذب نشان دادند که با توجه به اینکه جذب از طریق برقراری برهمکنش میان بار مثبت اضافی در لایه های جاذب و آنیون موجود صورت می گیرد میزان جذب و حذف یون کلرید از پساب به وجود این بار اضافی بستگی دارد. مطالعات ایزوترم جذب تطابق داده های تجربی با مدل لانگمویر را نشان داد که نشان دهنده وجود برهمکنش میان جاذب و جذب شونده است و حداکثر ظرفیت جذب برای نسبت Mg/Al برابر با 4 در دمای C°60 mg/g 8/153 تعیین شد. مرحله تعیین کننده سرعت مرحله برقراری برهمکنش میان یون های کلرید و هیدروکسید لایه ای آلومینیوم-منیزیم تعیین شد. نتایج نشان دادند با افزایش میزان جاذب از 5/1 تا 5/4 گرم میزان جذب افزایش می یابد و زمان تعادل از 90 دقیقه در 5/1 گرم جاذب به 4 ساعت در  5/4 گرم افزایش می یابد. درنهایت مطالعات ترمودینامیکی خود به خودی بودن فرایند جذب و قوی تر شدن برهمکنش میان جاذب و جذب شونده با افزایش دما را نشان داد.

     نتیجه گیری

    حذف یون کلرید از طریق تثبیت آن در لایه های هیدروکسید آلومینیوم-منیزیم می تواند راهکار خوبی جهت کاهش یون کلرید از پساب صنعتی سرب و روی زنجان باشد زیرا که کلرید هیدروکسید آلومینیوم-منیزیم به دست آمده نسبت به یون کلر اضافی نفوذناپذیر بوده و می تواند به عنوان ملات ساختمانی در سازه های دریایی به خوبی استفاده شود.

    کلیدواژگان: هیدروکسید دوگانه لایه ای، جذب یون های کلرید، ایزوترم جذب، سینتیک جذب، پتانسیل تا
  • رخساره عظیمی یانچشمه، مظاهر معین الدینی*، سادات فیض نیا، رضا شهبازی صفحات 356-375
    زمینه و هدف

    نهشت اتمسفری تاثیر قابل توجهی بر آلودگی محیط زیستی و سلامت انسان به دلیل نقش آن در مکانیسم های انتقال آلاینده ها دارد. اهداف این مطالعه، بررسی غلظت ها، منابع و مخاطرات اکولوژیکی عناصر کمیاب در نهشت اتمسفری شهر کرج بود.

    مواد و روش ها

    18 نمونه نهشت اتمسفری از پشت بام ساختمان های موجود در شش منطقه کرج برداشته شد و سپس غلظت عناصر کروم، مس، روی، نیکل و لیتیم و عناصر کبالت و سرب به ترتیب به روش طیف سنجی نشری جفت شده القایی (ICP-OES) و طیف سنجی جرمی جفت شده القایی (ICP-MS) آنالیز شدند. آنالیز های همبستگی پیرسون، تجزیه واریانس یک طرفه و تحلیل عاملی برای شناسایی منابع احتمالی عناصر کمیاب استفاده شدند.

    یافته ها

    میانگین غلظت عناصر مطالعه شده به صورت سرب، روی، مس، کروم، نیکل، کبالت و لیتیم به ترتیب 73/184، 75/931، 61/94، 79/98، 90/83، 05/21 و 71/24 μg/g بودند. همچنین نتایج نشان داد ضرایب غنی شدگی (EF) عناصر سرب و روی بالا؛ عناصر مس، نیکل و کروم متوسط بودند، در حالی که کبالت غیر آلوده بود. بر اساس آنالیز های آماری، عناصر کمیاب می توانند ناشی از منابع متعدد انسانی (منابع نقلیه ای، انتشارات صنعتی و احتراق سوخت های فسیلی)  و طبیعی باشند. عناصر روی و مس دارای بیش ترین غلظت در ایستگاه های با ترافیک بالا به ویژه ایستگاه کارخانه قند در مرکز شهر بودند. بیشینه غلظت کروم، نیکل و کبالت در ایستگاه فردیس در مجاورت نیروگاه برق شهر کرج مشاهده شد. ایستگاه های صنعتی شامل کمال شهر، محمد شهر و ماهدشت بیش ترین مقادیر سرب را نشان دادند. در نهایت، شاخص خطر (RI) نشان داد کلیه ایستگاه های مطالعه شده به استثنای کمال شهر که ریسک قابل ملاحظه ای داشت، دارای مخاطره بالقوه پایین هستند.

    نتیجه گیری

    شهر کرج تحت تاثیر منابع متعدد انسانی آلودگی محیط زیستی است که مشکلاتی زیادی را برای سلامت انسان ایجاد می کنند و آلاینده ها با افزایش تراکم جمعیتی افزایش یافته اند. بنابراین ما پایش مداوم عناصر کمیاب به ویژه سرب و روی را به منظور کنترل منابع انتشار آن ها توصیه می نماییم.

    کلیدواژگان: عناصر کمیاب، مخاطره اکولوژیکی، کرج، نهشت اتمسفری
|
  • Hamid Reza Sobhi, Mojtaba Yegane Badi, Ali Esrafili, Mahnaz Ghambarian* Pages 229-243
    Background & Objectives

    Ceftriaxone is an antibiotic which is extensively used to treat a number of various infections. It is mainly accumulated in water and sewage resulting in the environmental and health problems. This study is centered on the evaluation of the efficiency of a photocatalytic process using Fe3O4@SiO2@TiO2 in the removal of ceftriaxone from aqueous solutions.

    Methods

    This research was based on an experimental-practical study.  Fe3O4 @ SiO2 @ TiO2 was initially synthesized via a sol-gel method and characterized by SEM, XRD and EDX analyses. The effects of variables such as pH, catalyst concentration, ceftriaxone concentration, contact time, reusability tests (n=7) and degree of mineralization were separately assessed in a laboratory scale. The concentration of ceftriaxone was measured by HPLC at 240 nm.

    Results

    Based on the results obtained, the highest process efficiency of 96.7% was obtained under the following optimal conditions: concentration of ceftriaxone 10 mg/L, pH=3, the catalyst dosage of 2 g/L and a time contact of 120 min. At the end of the process, the degree of mineralization was determined to be 83.7%. Additionally, the data regarding the reusability of the nanocatalyst demonstrated that a 5.2% loss in the removal efficiency was observed after 7 times of reuse. Finally, the results revealed that the removal process of ceftriaxone follows the first-order kinetic model.

    Conclusion

    The results demonstrated that the photocatalytic process using the magnetic nanocatalyst (Fe3O4 @ SiO2 @ TiO2) could be effectively used for the removal of ceftriaxone from aqueous media.

    Keywords: Photocatalyst, Magnetic nanoparticles, UV-light, Ceftriaxone
  • Babak Kakavandi, Mohammad Noorisepehr, Emad Dehghanifard*, Mohammad Rafiee Pages 244-260
    Background & Objectives

    Aniline is a substance used in chemical industries and in various processes such as pesticide production, chemical bleaching, textile dyes, etc. In spite of the negative effects of aniline on the environment due the difficult decomposition of this substance, various methods have been investigated to remove this substance from water resources. The aim of this study was to investigate the efficiency of magnetized carbon nanotubes in the removal of aniline from aqueous solutions.

    Methods

    Fe3O4-CNT magnetic nanoparticles were prepared by co-precipitation method. The morphology of the adsorbent surface, shape and size of CNT-Fe3O4 magnetic nanoparticles was investigated by scanning electron microscopy (SEM) and transfer electron microscopy (TEM). BET analysis was also used to determine the physical properties of the adsorbent such as surface area, size and volume of the cavities and their distribution on the adsorbent. An X-ray diffraction device (XRD) was used to determine the pattern and the purity of the Fe3O4 particles. The synthetic adsorbent properties were analyzed by FTIR technique. In order to optimize the adsorption conditions and determine the optimal values of each of the factors affecting the adsorption process (pH, contact time, adsorbent value, initial aniline error and temperature), adsorption experiments were performed and aniline concentration was determined by spectrophotometric method.

    Results

    SEM and TEM analyzes showed that the magnetic carbon nanotubes were almost uniform and had an average diameter of 5 nanometers and an average length of 100 nanometers. XRD analysis also showed the stabilization of Fe3O4 on carbon nanotubes. FTIR analysis for the absorption of aniline contaminants on the magnetic carbon nanotubes adsorbent indicated that the aniline contaminant bond has appeared on the adsorbent.

    Conclusion

    The results of the study showed that magnetic MWCNT adsorbent was able to effectively remove aniline contaminants from aquatic environments. Statistical analysis showed that pH parameters, adsorption concentration, pollutant concentration, temperature and contact time were effective on pollutant removal efficiency.

    Keywords: Aniline, Magnetized carbon nanotubes, Surface adsorption, Aqueous solution
  • Ali Esrafili, Soudabeh Ghodsi*, Roshanak Rezaei Kalantary, Mitra Gholami Pages 261-279
    Background

    Organophosphates are one of the most common pesticides in the world. One of the most commonly used toxins in this group is malathion, which is classified by the EPA as Group III carcinogenic substances. Therefore, due to the high consumption of this pesticide and its pathogenicity, it should be eliminated in an appropriate manner. One of the elimination ways is the use of advanced oxidation processes. The aim of this study was to determine the photocatalytic removal of malathion pesticide by g-C3N4/Fe3O4/Ag nanocomposite.

    Method

    In this study, g-C3N4/Fe3O4/Ag nanocomposites synthesized by hydrothermal method were used for photocatalytic removal of malathion. The variables studied were pH, nanocomposite dose, and contaminant concentration. Furthermore, the radical effects of ammonium oxalate, tert-butanol, and benzoquinone were analyzed on the experiment procedure.

    Results

    The best removal efficiency of malathion at pH = 7, the dose of 0.5 g/l, and contaminant concentration 10 mg/l at 60 min was 100%. By increasing the catalyst dose up to 0.5 g/L, the efficiency increased. However, with increasing contaminant concentration, the removal efficiency decreased. Additionally, the removal efficiency of malathion in the presence of ammonium oxalate, tert-butanol, and benzoquinone radicals was 93.36%, 44.78%, and 90.71%, respectively, and the reaction kinetics followed the first equation with R2 = 0.9852. 

    Conclusion

    Therefore, g-C3N4/Fe3O4/Ag has a high potential for malathion removal moreover can be used to remove various pollutants from aqueous solutions.

    Keywords: Photocatalyst, Malation, C3N4, Fe3O4, Ag
  • Faezeh Jaffari, Nasrin Hassanzadeh* Pages 280-297
    Background and Aim

    Given the increasing use of detergents and the problems of water pollution caused by the release of wastewater containing large amounts of detergents in recent decades, this study aimed to investigate the concentration and health and ecological risk assessment of linear alkylbenzene sulfonate (LAS) as the most important detergent composition in Ekbatan Dam is Hamedan.

    Materials and Methods

    31 sampling stations from Ekbatan dam reservoir and Inlet Rivers to Ekbatan dam and overflow dam (Abshineh dam) selected for water sampling. Parameters such as water temperature, pH, EC, TDS, DO and ORP was measured at the sampling site. LAS adsorption was reading through a spectrophotometer (WTW 660) at 650 nm. The pollutant concentration was calculated through the equation of the calibration curve.

    Results

    The results showed the measured LAS concentration in the range of 0.01-1.4 mg / L. The results of the Spearman correlation test between LAS and water quality factors showed a positive significant relationship between LAS with salinity, TDS and EC at 0.01 level and a negative relationship between LAS and DO at 0.05 levels. The results of the health risk assessment of LAS showed no risk in different age groups. The results of the comparison of LAS concentration with surfactant discharge standard in surface water and irrigation and agricultural applications in Iran showed that the concentration of LAS is below the permissible level (1.5 mg / L) for discharge into surface water. However, in terms of use for agricultural and irrigation purposes, the LAS value at 7 stations was higher than the permissible level (0.5 mg / L).

    Conclusion

    The results of this study showed that Ekbatan dam and rivers entering the dam are exposed to mild wastewater as a result of human activities. Therefore, it is necessary to take effective and preventive activities to control and reduce pollutants entering this valuable dam.

    Keywords: Ekbatan dam, Abshineh dam, (LAS), Ecological risk, Health risk
  • Mohammad Delnavaz*, Mahsa Peidad Pages 298-313
    Background 

     In this study, the optimization and prediction of the efficiency of a moving bed biofilm reactor (MBBR) in the treatment of synthetic wastewater containing organic material including aniline was investigated using response surface methodology and artificial neural network.

    Materials and Methods

    Modeling results were applied to a 5-liter volume reactor filled with 30%, 50% and 70% LECA lightweight aggregates as a growth medium for microorganisms and biofilm layer formation. In order to determine the optimum conditions in the experiments results and also to predict the tests not performed, three factors were feed levels at levels of 100 to 3000 mg/L, retention time of 8 to 72 hours and filling percentage of 30 and 50 and 70% were performed using RSM. The accuracy of the presented models was evaluated by ANOVA. Prediction of system removal efficiency using radial basis ANN was also investigated.

    Results

    Process optimization showed that the optimum conditions for maximum removal were at feed rate of 1700 mg/l and 72 hours at 56.82% filling percentage. The results of the process prediction using radial basis ANN also showed that in the best network structure with Radbas and linear functions (Purelin) with R2 = 0.982 can predict the efficiency.

    Conclusion

    By comparing the radial basis ANN model and RSM and comparing the error rates of these two methods, it can be concluded that the radial base ANN method predicts the data process more accurately and with lower error.

    Keywords: Moving Bed Biofilm Reactor, Aniline, Surface Response Method, Artificial Neural Network
  • Saeed Shojaee Barjoee*, Hamidreza Azimzadeh, Asghar Mosleh Arani Pages 314-337
    Background and objective

    Striving for employment in developing countries, as industries develop, heavy metals are released to the environment continuously. The purpose of this study was to measure heavy metal concentrations and to evaluate dust pollution levels in a number of industries using ecological indices.

    Methods

    This cross-sectional, descriptive-analytical study was conducted in winter by installing 35 dust traps around the industrial Khak-e-chini, Tile and Ceramic, Sand and Gravel and Glass in Ardakan county. The concentration of heavy metals in dust was measured by ICP-MS. The level of dust pollution was assessed using Contamination Factor, Pollution Index, Threshold Pollution Index, New Pollution Index, Vector Modulus of Pollution Index, Weighted Average of Pollution Index, Enrichment Factor, Multi-Element Contamination, Mean Effects Range-Median Quotient, Exposure Factor and Integrated pollution indices and it was zoned in GIS version 10.5.

    Results

    Mean heavy metal concentrations in dust were measured in the form of Zinc (3310.54 mg/kg)> Pb (137.28 mg/kg)> Copper (63.65 mg/kg)> Nickel (45.91 mg/kg)> Arsenic (35.12 mg/kg> cobalt (13.73 mg/kg)> molybdenum (4.40 mg/kg). In all sampling stations CF index of lead, arsenic and zinc elements was in very high pollution class and PI index in severe pollution class. Zinc metal showed very high enrichment at 30 stations. For environmental protection user, zinc element PIT index in all sampling stations was very severe in the pollution class. Also, all stations were in severe pollution class based on the IPI index. Based on MERMQ index the heavy metals at 32 stations had 76% toxicity and based on PIN index were in polluted class. Highest values of MEC (3.43) and PIvector (35.93) indices were obtained at S1 and S15 stations, PIwAvg (42.27) at S1 and S12 and ExF (117.11) at S1 stations.

    Conclusion

    Based on results of zoning a number of pollution indices, dominant downwind in region plays has important role in increase of concentration of heavy metals in downstream stations the industries.

    Keywords: Heavy metals, Industries, Pollution indices, Atmospheric dust deposition
  • Bahar Hajisami, Somayeh Mohammadi*, Ravanbakhsh Shirdam Pages 338-355
    Background and Purpose

    The presence of corrosive anions in industrial wastewater can have many environmental and economic problems.

    Materials and methods

    In this study, layered magnesium–aluminum oxide was synthesized which has an extra positive charge and was used for adsorption of chloride ions from waste-water of lead and zinc industry.

    Results

     The synthesized crystalline material was investigated by X-ray diffraction spectroscopy, Scanning electron microscopy- energy dispersive spectroscopic analysis. X-ray diffraction spectroscopy results showed that there was no difference in the crystalline structure before and after chloride ion adsorption. Scanning electron microscopy- energy dispersive spectroscopic analysis showed the condensation of adsorbent after chloride ions adsorption and EDX analysis confirmed the presence of chloride and precipitation of Ca2+ ions after adsorption. Measurement of zeta-potential for synthesized layered magnesium–aluminum hydroxide confirmed the positive surface charge. Isotherm studies have shown the compatibility of experimental data with the Langmuir model, which indicates the interaction between adsorbent and chloride ions, the maximum adsorption capacity for the synthesized adsorbent with Mg / Al ratio of 4 was determined 153.8 mg/g at 60 ° C. The obtained values showed the intercalation rate follows pseudo-second-order. The experimental data confirmed adsorption capacity has been increased with increasing the adsorbent dosage from 1.5 to 4.5 gr and the equilibrium time increased from 90 min. to 4 h from 1.5 g adsorbent to 4.5 g. Thermodynamic studies revealed the adsorption occurs spontaneously and positive entropy changes indicated strengthening the interaction between adsorbent and chloride ions with increasing the temperature from 25 to 60°C.

    Conclusion

    Finally, it can be concluded synthesized double layered Al-Mg hydroxide can be a good candidate to reduce chlorine ions from lead and zinc Industry wastewaters.

    Keywords: Chloride ions adsorption, Adsorption isotherms, Adsorption kinetics
  • Rokhsareh Azimi Yancheshmeh, Mazaher Moeinaddini*, Sadat Feyz Nia, Reza Shahbazi Pages 356-375
    Background

    Atmospheric deposition has a significant influence on environmental pollution and human health because of its role on transport mechanisms. The aims of this study were the determination of Concentrations, Sources and Ecological Risks of trace elements in atmospheric deposition of Karaj City, Iran.

    Method

    18 atmospheric deposition samples were collected from the flat roof of buildings in six districts and then, the concentration of elements including Cu, Zn, Cr, Ni, Li and other (Co and Pb) were analyzed by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES) and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS), respectively. Pearson Correlation, One-Way ANOVA and Factor Analyses were used to identify probable sources of the trace elements.

    Results

    The mean concentrations of Pb, Zn, Cu, Cr, Ni, Co, and Li were 184.73, 931.75, 94.61, 98.79, 83.90, 21.05 and 24.71 μg/g, respectively. Also, the result showed the Enrichment Factors (EF) of Pb and Zn were high; Cr, Ni, and Cu were moderate while Co was unpolluted. Based on statistical analyses, trace elements could be originated from several anthropogenic (Vehicular Sources, Industrial Emissions and Fossil Fuel Combustion) and natural sources. Zn and Cu showed the highest concentrations at high-traffic stations, especially at Karkhene-Ghand located in city center. Maximum concentrations of Cr, Ni, and Co were observed at Fardis Station closed to Karaj Power Plant. Industrial Stations including Kamalshahr, Mohammadshahr, and Mahdasht had the most amount of Pb. Finally, Risk index (RI) showed all studied stations had low potential risk except of Kamalshar with a considerable risk.

    Conclusion

    Karaj has influenced by several anthropogenic sources of environmental pollution that are created many human health problems and the pollutants have increased with the population density. Therefore, we would have suggested the continuous monitoring of trace elements, especially Pb and Zn to control of the emission sources.

    Keywords: Trace elements, Karaj, Ecological risk, Atmospheric deposition