Document
Exploring advanced oxidation processes for sulfamethoxazole removal in aqueous solution using sono-electro-fenton (SEF) technique.
Source
Master's thesis
Other titles
اكتشاف عمليات الأكسدة المتقدمة لإزالة السلفاميثوكسازول من المحاليل المائية باستخدام تقنية (SEF - الكترو فنتون) - سونو.
Country
Oman
City
Muscat
Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2024
Language
English
Thesis Type
Master's thesis
English abstract
Pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) are emerging pollutants that are widespread and raise concerns for the environment and human health. Sulfamethoxazole (SMX), a sulfonamide antibiotic, was the targeted pollutant in this study. The objective was to evaluate the efficiency of the Sono-electro-Fenton technique (SEF) in removing SMX antibiotic using potassium persulfate (K2S2O8) in aqueous solution and compare it with hydrogen peroxide (H2O2). Experiments were conducted under ideal conditions to remove SMX using the SEF technique. Various factors were assessed to determine the optimal conditions for SMX elimination using High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) with a constant SMX concentration of 50 mg/l initially. The study determined that specific pH, oxidant dosage, electrolysis time, and voltage settings were crucial for effective removal of the antibiotic using the SEF technique. Iron dissolution and energy consumption were also examined at different voltage levels. The study then tested these optimized conditions with varying initial concentrations of SMX, finding different removal efficiencies between K2S2O8 and H2O2, with H2O2 becoming less efficient as SMX concentrations increased. SMX concentrations were also studied in the presence of ferric chloride hexahydrate (FeCl3.6H2O) using different ratios with K2S2O8 and H2O2. Results showed that using the K2S2O8:FeCl3.6H2O (0.8 mL:0.8 mL) ratio resulted in removal efficiencies of 49%, 77%, 80%, 99%, and 92% for concentrations of 0.5 mg/L, 1 mg/L, 1.5 mg/L, 2 mg/L, and 2.5 mg/L, respectively. Conversely, using the H2O2:FeCl3.6H2O (0.8 mL:0.8 mL) ratio led to 99%, 98%, 94%, 50%, and 50% removal of the pollutant for the same concentrations. The kinetics of SMX removal at different initial concentrations and time intervals were investigated, showing that the reaction followed a pseudo-second-order model. Ultimately, the optimal SMX concentration for achieving higher removal efficiency using the SEF technique with K2S2O8 was found to be 1.5 mg/L.
Arabic abstract
تعتبر المستحضرات الصيدلانية ومنتجات العناية الشخصية (PPCPs) من الملوثات الناشئة التي تنتشر على نطاق واسع وتثير القلق بشأن البيئة وصحة الإنسان. وتم استهداف سلفاميثوكسازول (SMX)، وهو مضاد حيوي من السلفوناميد، كمادة ملوثة مستهدفة في هذه الدراسة. وكان الهدف هو تقييم كفاءة تقنية الكترو فنتون-سونو (SEF) في إزالة المضاد الحيوي سلفاميثوكسازول باستخدام بيركبريتات البوتاسيوم (K2S2O8) في المحاليل المائية ومقارنتها باستخدام بيروكسيد الهيدروجين (H2O2). أجريت التجارب في ظل ظروف مثالية لإزالة سلفاميثوكسازول باستخدام تقنية SEF. تم تقييم عوامل مختلفة لتحديد الظروف المثلى للإزالة باستخدام كروماتوجرافيا السائل عالية الأداء (HPLC) مع تركيز ثابت لسلفاميثوكسازول يبلغ 50 مجم/لتر في البداية. ووجدت الدراسة أن قيم الأس الهيدروجيني، وجرعة المؤكسد، ووقت التحليل الكهربائي، وإعدادات الجهد كانت حاسمة للإزالة الفعالة للمضاد الحيوي باستخدام تقنية SEF. وتم فحص ذوبان الحديد واستهلاك الطاقة عند مستويات جهد مختلفة. ثم اختبرت الدراسة هذه الظروف المثلى مع تركيزات أولية مختلفة من سلفاميثوكسازول، حيث وجدت كفاءات إزالة مختلفة بين K2S2O8 وH2O2، مع تراجع كفاءة H2O2 مع زيادة تركيزات سلفاميثوكسازول. كما تمت دراسة تركيزات سلفاميثوكسازول بوجود كلوريد الحديديك سداسي الهيدرات (FeCl3.6H2O) باستخدام نسب مختلفة مع K2S2O8 وH2O2. وأظهرت النتائج أن استخدام نسبة K2S2O8:FeCl3.6H2O (0.8 مل: 0.8 مل) أدى إلى كفاءات إزالة بلغت 49%، 77%، 80%، 99%، و92% لتركيزات 0.5 مجم/لتر، 1 مجم/لتر، 1.5 مجم/لتر، 2 مجم/لتر، و2.5 مجم/لتر على التوالي. وعلى النقيض من ذلك، أدى استخدام نسبة H2O2:FeCl3.6H2O (0.8 مل: 0.8 مل) إلى إزالة 99%، 98%، 94%، 50%، و50% من الملوث لنفس التركيزات. تم التحقيق في حركيات إزالة سلفاميثوكسازول عند تركيزات أولية مختلفة وفترات زمنية، وأظهرت أن التفاعل يتبع نموذج الرتبة الثانية الزائف. وفي النهاية، وجد أن تركيز سلفاميثوكسازول الأمثل لتحقيق كفاءة إزالة أعلى باستخدام تقنية SEF مع K2S2O8 بلغ 1.5 مجم/لتر.
Category
Theses and Dissertations