دانشگاه سمنان

 آمار

تعداد نشریات22
تعداد شماره‌ها714
تعداد مقالات10,273
تعداد مشاهده مقاله72,123,088
تعداد دریافت فایل اصل مقاله63,855,943
رسولی, آرزو, باقری, احمد, نبی زاده چیانه, فریده. (1402). هیبرید سیستم غشایی با فرآیند اکسیداسیون الکتروشیمیایی برای حذف دیکلوفناک سدیم از محلول آبی. هنرهای کاربردی, 18(69), 101-112. doi: 10.22075/chem.2024.32288.2224
آرزو رسولی; احمد باقری; فریده نبی زاده چیانه. "هیبرید سیستم غشایی با فرآیند اکسیداسیون الکتروشیمیایی برای حذف دیکلوفناک سدیم از محلول آبی". هنرهای کاربردی, 18, 69, 1402, 101-112. doi: 10.22075/chem.2024.32288.2224
رسولی, آرزو, باقری, احمد, نبی زاده چیانه, فریده. (1402). 'هیبرید سیستم غشایی با فرآیند اکسیداسیون الکتروشیمیایی برای حذف دیکلوفناک سدیم از محلول آبی', هنرهای کاربردی, 18(69), pp. 101-112. doi: 10.22075/chem.2024.32288.2224
رسولی, آرزو, باقری, احمد, نبی زاده چیانه, فریده. هیبرید سیستم غشایی با فرآیند اکسیداسیون الکتروشیمیایی برای حذف دیکلوفناک سدیم از محلول آبی. هنرهای کاربردی, 1402; 18(69): 101-112. doi: 10.22075/chem.2024.32288.2224

هیبرید سیستم غشایی با فرآیند اکسیداسیون الکتروشیمیایی برای حذف دیکلوفناک سدیم از محلول آبی

شیمى کاربردى روز
دوره 18، شماره 69، دی 1402، صفحه 101-112    اصل مقاله (902.44 K)
نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/chem.2024.32288.2224
نویسندگان
آرزو رسولی؛ احمد باقری* ؛ فریده نبی زاده چیانه
دانشکده شیمی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
تاریخ دریافت: 18 آبان 1402،  تاریخ بازنگری: 23 دی 1402،  تاریخ پذیرش: 09 بهمن 1402 
چکیده
این مطالعه یک رویکرد نوآورانه برای حذف آلاینده دارویی دیکلوفناک سدیم (DFS) با ترکیب دو فناوری غشای نانوفیلتراسیون و فرآیند اکسیداسیون الکتروشیمیایی را ارائه می‌کند. غشای نانو فیلتراسیون با روش وارونگی فاز تهیه شده و توسط کلرید ستیل تری متیل آمونیوم (CTAC) جهت بهبود خواص سطحی و ساختار منافذ، اصلاح شده است. پس از تصفیه آلاینده دارویی توسط غشا، کنسانتره حاصل از عملیات نانوفیلتراسیون به عنوان خوراک ورودی برای اکسیداسیون الکتروشیمیایی استفاده و از الکترود تهیه شده Ti/SnO2-α-Fe2O3 برای حذف آلاینده DFS کنسانتره استفاده شد. غشای PES/CTAC ساختار منافذ یکنواخت و پایدارتری را نشان می‌دهد که منجر به افزایش نفوذپذیری و خواص ضد رسوب آن می‌شود. علاوه بر این، سورفکتانت CTAC از طریق مکانیسم جذب سطحی عملکرد دفع داروی DFS را بهبود بخشید و در غشا با ترکیب 0/1 درصد وزنی CTAC به میزان دفع 65/20 % دست یافت. نتایج به‌ دست‌آمده نشان می‌دهد که الکترود تیتانیوم پوشش داده شده با نانوذرات SnO2 و α-Fe2O3 توانست 56% از آلاینده دارویی DFS کنسانتره را حذف کند. در مجموع، هر دو فرآیند غشایی و اکسیداسیون الکتروشیمیایی 80/50% از مقدار آلاینده اولیه محلول دیکلوفناک سدیم را حذف کردند. با توجه به مصرف انرژی پایین این فرآیند (EEC=0.014144 US$/m3) و سایر نتایج، ترکیب غشا PES/CTAC و الکترود Ti/SnO2-α-Fe2O3 روشی کارآمد برای حذف آلاینده دارویی سدیم دیکلوفناک است.
کلیدواژه‌ها
سورفکتانت کاتیونی؛ دیکلوفناک؛ فرآیند اکسیداسیون الکتروشیمیایی؛ نانوفیلتراسیون؛ الکترود Ti/SnO2-α-Fe2O3
عنوان مقاله [English]
Hybrid membrane system with electrochemical oxidation process for removal of Diclofenac sodium from Aqueous Solution
نویسندگان [English]
Arezoo Rasouli؛ Ahmad Bagheri؛ Farideh Nabizadeh Chianeh
Faculty of Chemistry, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]
This study presents an innovative approach to eliminating the pharmaceutical pollutant diclofenac sodium (DFS) by combining nanofiltration membrane technology with an electrochemical oxidation process. The nanofiltration membrane was prepared by phase inversion, and modified with cetyltrimethylammonium chloride (CTAC) to improve surface properties and pore structure. The concentrate from the nanofiltration treatment has been utilized as the input feed for the electrochemical section, employing Ti/SnO2-α-Fe2O3 electrodes. The PES/CTAC membrane exhibits a more uniform and stable pore structure, leading to increased permeability and antifouling properties. Additionally, the inclusion of CTAC through the surface adsorption mechanism improved the DFS rejection performance, achieving a maximum rejection rate of 65.2% for the membrane with a composition of 0.1 wt% CTAC. The obtained results show that the titanium electrode coated with SnO2 and α-Fe2O3 nanoparticles removed the DFS pollutant by 56%. In total, both membrane and electrochemical process removed 80.5% of the primary Diclofenac pollutant. According to the low energy consumption of this process (EEC=0.014144 US$/m3) and other results, the combination of the PES/CTAC membrane and Ti/SnO2-α-Fe2O3 electrode is an efficient method for diclofenac sodium pollutant removal.
کلیدواژه‌ها [English]
Cationic surfactant, Diclofenac, Electrochemical oxidation process, Nanofiltration, Ti/SnO2-α-Fe2O3 electrode
مراجع
[1] Mashile, G. P., Selahle, S. K., Mpupa, A., Nqombolo, A., & Nomngongo, P. N. (2022). Chapter 8 - Remediation of emerging pollutants through various wastewater treatment processes. In T. Dalu & N. T. Tavengwa (Eds.), Emerging Freshwater Pollutants (pp. 137-150). Elsevier.

[2] Zhong, M., Wang, T., Zhao, W., Huang, J., Wang, B., Blaney, L., Bu, Q., & Yu, G. (2022). Emerging Organic Contaminants in Chinese Surface Water: Identification of Priority Pollutants. Engineering, 11, 111-125.

[3] Elizalde-Velázquez, A., Subbiah, S., Anderson, T. A., Green, M. J., Zhao, X., & Cañas-Carrell, J. E. (2020). Sorption of three common nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) to microplastics. Science of The Total Environment, 715, 136974.  

[4] Kanwal, A., Yaqoob, A. A., Siddique, A., Ibrahim, M. N. M., & Ahmad, A. (2023). Chapter 13 - Polyethersulfone (PES) nanofiltration membrane for treatment of toxic metal contaminated water. In A. Ahmad, R. Kumar, & M. Jawaid (Eds.), Emerging Techniques for Treatment of Toxic Metals from Wastewater (pp. 319-341). Elsevier.

[5] Nthunya, L. N., Bopape, M. F., Mahlangu, O. T., Mamba, B. B., Van der Bruggen, B., Quist-Jensen, C. A., & Richards, H. (2022). Fouling, performance and cost analysis of membrane-based water desalination technologies: A critical review. Journal of Environmental Management, 301, 113922.

[6] Yin, J., & Zhang, H.-f. (2021). A combined physical blending and surface grafting strategy for hydrophilic modification of polyethersulfone membrane toward oil/water separation. Polymer, 233, 124177.  

[7] Hosseini, S. M., Afshari, M., Fazlali, A. R., Farahani, S. K., Bandehali, S., Van der Bruggen, B., & Bagheripour, E. (2019). Mixed matrix PES-based nanofiltration membrane decorated by (Fe3O4–polyvinylpyrrolidone) composite nanoparticles with intensified antifouling and separation characteristics. Chemical Engineering Research and Design, 147, 390-398.  

[8] Elyasi Kojabad, m., & Momeni, M. (2020). Fabrication of PEBA Polymeric Membrane Layers on Nanostructure PSF Supports to Separation of CO2 from N2 and CH4. Applied Chemistry, 15(54), 101-112.

[9] Saffarimiandoab, F., Gul, B. Y., Tasdemir, R. S., Ilter, S. E., Unal, S., Tunaboylu, B., Menceloglu, Y. Z., & Koyuncu, İ. (2021). A review on membrane fouling: Membrane modification. Desalin. Water Treat, 216, 47-70.  

[10] Vatanpour, V., Dehqan, A., & Harifi-Mood, A. R. (2020). Ethaline deep eutectic solvent as a hydrophilic additive in modification of polyethersulfone membrane for antifouling and separation improvement. Journal of Membrane Science, 614, 118528.  

[11] Bagheri, A. (2020). Interfacial and micellization properties of pure surfactants with similar hydrocarbon chain length (C16H33) and different polar head in aqueous medium. Applied Chemistry, 15(57), 55-64.

[12] Ly, N. H., Nguyen, T. H., Nghi, N. Đ., Kim, Y.-H., & Joo, S.-W. (2019). Surface-Enhanced Raman Scattering Detection of Fipronil Pesticide Adsorbed on Silver Nanoparticles. Sensors, 19(6).  

[13] Zhang, X., Cui, H.-M., Gao, Y., Yan, Z.-W., Yan, X., Chen, Y., Guo, X.-J., & Lang, W.-Z. (2023). Surfactant-induced intervention in interfacial polymerization to develop highly-selective thin-film composite membrane for forward osmosis process. Desalination, 558, 116617.  

[14] Khan, N. A., Singh, S., López-Maldonado, E. A., N, P., Méndez-Herrera, P. F., López-López, J. R., Baig, U., Ramamurthy, P. C., Mubarak, N. M., Karri, R. R., & Aljundi, I. H. (2023). Emerging membrane technology and hybrid treatment systems for the removal of micropollutants from wastewater. Desalination, 565, 116873.

[15] Zamora-Ledezma, C., Negrete-Bolagay, D., Figueroa, F., Zamora-Ledezma, E., Ni, M., Alexis, F., & Guerrero, V. H. (2021). Heavy metal water pollution: A fresh look about hazards, novel and conventional remediation methods. Environmental Technology & Innovation, 22, 101504.

[16] Vahid, B. (2018). Mineralization of reactive green 19 in recirculating system by combined O3/UV process. Applied Chemistry, 13(46), 139-156.

[17] Moradi, M., Vasseghian, Y., Khataee, A., Kobya, M., Arabzade, H., & Dragoi, E.-N. (2020). Service life and stability of electrodes applied in electrochemical advanced oxidation processes: A comprehensive review. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 87, 18-39.

[18] Akbari, N., & Nabizadeh Chianeh, F. (2022). Optimization of reactive dye removal by electrochemical oxidation with Ti/nanoZnO (Experimental study). Applied Chemistry, 17(63), 67-86.

[19] Wang, H., Shao, Y., Yin, Z., Yu, D., Zhang, J., Yin, Z., & Li, J. (2023). Construction of MXene/Ti membrane electrode with Ti3C2TX via electrophoretic deposition for high-efficient electrochemical degradation of antibiotic wastewater. Journal of Water Process Engineering, 54, 103893.

[20] Abdoulyousefi, F. M., Chianeh, F. N., & Asghari, A. (2020). Application of a novel Ti/nanoSnO2-α-Fe2O3 anode for the electro-catalytic degradation of dye pollutant: optimization of operational parameters by central composite design. Journal of The Electrochemical Society, 167(10), 103507.  

[21] El Kateb, M., Trellu, C., Darwich, A., Rivallin, M., Bechelany, M., Nagarajan, S., Lacour, S., Bellakhal, N., Lesage, G., Héran, M., & Cretin, M. (2019). Electrochemical advanced oxidation processes using novel electrode materials for mineralization and biodegradability enhancement of nanofiltration concentrate of landfill leachates. Water research, 162, 446-455. 

[22] Buscio, V., García-Jiménez, M., Vilaseca, M., López-Grimau, V., Crespi, M., & Gutiérrez-Bouzán, C. (2016). Reuse of Textile Dyeing Effluents Treated with Coupled Nanofiltration and Electrochemical Processes. Materials, 9(6).  

[23] Soriano, Á., Gorri, D., & Urtiaga, A. (2019). Membrane preconcentration as an efficient tool to reduce the energy consumption of perfluorohexanoic acid electrochemical treatment. Separation and Purification Technology, 208, 160-168.

[24] Gholami, N., & Mahdavi, H. (2023). Synthesis and application of graphene oxide and sulfonated graphene oxide nanoparticles for using in nanofiltration membranes polyether sulfone. Applied Chemistry, 18(66), 241-260.

[25] Dickhout, J. M., Virga, E., Lammertink, R. G. H., & de Vos, W. M. (2019). Surfactant specific ionic strength effects on membrane fouling during produced water treatment. Journal of colloid and interface science, 556, 12-23.  

[26] Khorram, M., Chianeh, F. N., & Shamsodin, M. (2022). Preparation and characterization of a novel polyethersulfone nanofiltration membrane modified with Bi2O3 nanoparticles for enhanced separation performance and antifouling properties. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 114, 456-474.  

[27] Bera, A., Trivedi, J. S., Kumar, S. B., Chandel, A. K. S., Haldar, S., & Jewrajka, S. K. (2018). Anti-organic fouling and anti-biofouling poly(piperazineamide) thin film nanocomposite membranes for low pressure removal of heavy metal ions. Journal of Hazardous Materials, 343, 86-97.

[28] Yahya, A. A., Rashid, K. T., Ghadhban, M. Y., Mousa, N. E., Majdi, H. S., Salih, I. K., & Alsalhy, Q. F. (2021). Removal of 4-nitrophenol from aqueous solution by using polyphenylsulfone-based blend membranes: Characterization and performance. Membranes, 11(3), 171.  

[29] Rajakumaran, R., Kumar, M., & Chetty, R. (2020). Morphological effect of ZnO nanostructures on desalination performance and antibacterial activity of thin-film nanocomposite (TFN) membrane. Desalination, 495, 114673.  

[30] Esmaeili, M., Madaeni, S. S., & Barzin, J. (2010). The dependence of morphology of solid polymer electrolyte membranes on transient salt type: effect of cation type. Polymer international, 59(7), 1006-1013.

[31] Zinadini, S., Rostami, S., Vatanpour, V., & Jalilian, E. (2017). Preparation of antibiofouling polyethersulfone mixed matrix NF membrane using photocatalytic activity of ZnO/MWCNTs nanocomposite. Journal of Membrane Science, 529, 133-141. 

[32] Vatanpour, V., Esmaeili, M., & Farahani, M. H. D. A. (2014). Fouling reduction and retention increment of polyethersulfone nanofiltration membranes embedded by amine-functionalized multi-walled carbon nanotubes. Journal of Membrane Science, 466, 70-81.

[33] Su, P., Jia, M., Huang, J., Li, W., & Tang, C. Y. (2021). Multilayer assembly of thin-film nanocomposite membranes with enhanced NaCl and antibiotic rejection. Desalination, 517, 115261.  

[34] Sloutskin, E., Tamam, L., Sapir, Z., Ocko, B. M., Bain, C. D., Kuzmenko, I., Gog, T., & Deutsch, M. (2022). Counterions under a Surface-Adsorbed Cationic Surfactant Monolayer: Structure and Thermodynamics. Langmuir, 38(40), 12356-12366.

[35] Mansourpanah, Y., Alizadeh, K., Madaeni, S., Rahimpour, A., & Afarani, H. S. (2011). Using different surfactants for changing the properties of poly (piperazineamide) TFC nanofiltration membranes. Desalination, 271(1-3), 169-177.  

[36] Omidvar, M., Soltanieh, M., Mousavi, S. M., Saljoughi, E., Moarefian, A., & Saffaran, H. (2015). Preparation of hydrophilic nanofiltration membranes for removal of pharmaceuticals from water. Journal of Environmental Health Science and Engineering, 13(1), 42.

[37] Sadeghi, M., & Emadzadeh, D. (2019). Investigation of the Effect of Anionic and Cationic Surfactants on the Performance of Polyamide Membrane Nanofiltration. Journal of Water and Wastewater; Ab va Fazilab ( in persian ), 30(4), 122-129.

[38] Moradi, G., Rahimi, M., Zinadini, S., Shamsipur, M., & Babajani, N. (2022). Natural deep eutectic solvent modified nanofiltration membranes with superior antifouling properties for pharmaceutical wastewater treatment. Chemical Engineering Journal, 448, 137704.

[39] Guo, X., Zhao, B., Wang, L., Zhang, Z., Li, J., & Gao, Z. (2023). High flux nanofiltration membrane via surface modification using spirocyclic quaternary ammonium diamine for efficient antibiotics/salt separation. Separation and Purification Technology, 325, 124736.

[40] Kim, J.-H., Park, P.-K., Lee, C.-H., & Kwon, H.-H. (2008). Surface modification of nanofiltration membranes to improve the removal of organic micro-pollutants (EDCs and PhACs) in drinking water treatment: Graft polymerization and cross-linking followed by functional group substitution. Journal of Membrane Science, 321(2), 190-198.

[41] Huang, S., McDonald, J. A., Kuchel, R. P., Khan, S. J., Leslie, G., Tang, C. Y., Mansouri, J., & Fane, A. G. (2021). Surface modification of nanofiltration membranes to improve the removal of organic micropollutants: Linking membrane characteristics to solute transmission. Water research, 203, 117520.

[42] Kamrani, M., Akbari, A., & Yunessnia lehi, A. (2018). Chitosan-modified acrylic nanofiltration membrane for efficient removal of pharmaceutical compounds. Journal of Environmental Chemical Engineering, 6(1), 583-587.

[43] Feng, H., Mao, W., Li, Y., Wang, X., & Chen, S. (2021). Characterization of dissolved organic matter during the O3-based advanced oxidation of mature landfill leachate with and without biological pre-treatment and operating cost analysis. Chemosphere, 271, 129810.  

[44] Yadav, A. K., Yadav, H. K., Naz, A., Koul, M., Chowdhury, A., & Shekhar, S. (2022). Arsenic removal technologies for middle- and low-income countries to achieve the SDG-3 and SDG-6 targets: A review. Environmental Advances, 9, 100262.

[45] Dires, T. T., & Saroha, A. K. (2022). Electrocoagulation: operational parameters, sludge & economic analysis. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 1-16.  

[46] Gasmia, A., Elboughdirib, N., Ghernaoutb, D., Hannachia, A., Halimb, K. A., & Khanf, M. I. (2022). Electrocoagulation process for removing dyes and chemical oxygen demand from wastewater: Operational conditions and economic assessment—A review. Desalination Water Treat, 271, 74-107.  

آمار
تعداد مشاهده مقاله: 724
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 806


سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب