محیط زیست و مهندسی آب

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

بانک ها و نمایه نامه ها

اطلاعات آماری نشریه

فرایند پذیرش مقالات

پرسش‌های متداول

پیوندهای مفید

اخبار و اعلانات

فرمت مقاله

فرمها و فایلهای لازم

پرداخت هزینه

راهنمای استفاده از سایت مجله

اصول اخلاقی انتشار مقاله

سیاست دسترسی آزاد

اصول بایگانی

استخراج مایع- مایع پنی سیلین جی از پساب دارویی توسط تماس دهند ه غشایی الیاف تو خالی پلی سولفون توسعه یافته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری؛ گروه مهندسی شیمی ، دانشکده مهندسی شیمی، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی؛ شیراز، ایران

2 استادیار گروه مهندسی شیمی، مرکز تحقیقات علم وفناوری غشا،واحد گچساران، دانشگاه آزاد اسلامی، گچساران، ایران

3 استادیار گروه مهندسی شیمی دانشکده مهندسی شیمی، واحد شیراز، دانشگاه ازاداسلامی، شیراز، ایران

چکیده

وجود پساب‌های دارویی می‌تواند چالش‌های قابل‌توجهی در محیط‌زیست ایجاد کند. فرایندهای تصفیه پساب معمولی برای جداسازی کامل مواد دارویی کارآمد نیستند، لذا استخراج با حلال از طریق یک تماس دهنده غشایی الیاف توخالی می‌تواند گزینه امیدوارکننده باشد. در این پژوهش، غشای الیاف توخالی توسعه‌یافته پلی­سولفون (PSF) به روش جداسازی فازی با غیر حلال (NIPS) تولید و استخراج پنی‌سیلین جی از محلول‌های آبی در تماس دهنده غشایی انجام گرفت. غشای پلی سولفون دارای مشخصات، زاویه تماس سطحی °6/69، فشار بحرانی ورود آب kPa  250، تخلخل کلی 2/72% و فشار تخریب  kPa500 بود. استخراج پنی‌سیلین جی به­وسیله محلول 5% وزنی آلیکووات 336 انجام شد. اثر پارامترهای عملیاتی بر شار استخراج پنی‌سیلین جی و بهینه‌سازی آنها با روش سطح پاسخ (RSM) انجام شد. ماکزیمم شار استخراج kg/m2s 10-3× 46/1 در فشار عملیاتی kPa 100، شدت‌جریانشدت‌جریان محلول آبی ml/min 5/70 و شدت‌جریان محلول آلی ml/min 200 به­دست آمد. بنابراین، تماس­دهنده غشایی الیاف توخالی پلی سولفون می‌تواند گزینه مناسب برای حذف آنتی‌بیوتیک (پنی‌سیلین جی) از محلول‌های آبی باشد. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Liquid-Liquid Extraction of Penicillin-G from Pharmaceutical Wastewater Via a Developed Polysulfone Hollow Fiber Membrane Contactor

نویسندگان [English]

  • Farzaneh Abbasisourki 1
  • Amir Mansourizadeh 2
  • Mohammad Hossein Jazebizadeh 3

1 PhD Scholar, Department of Chemical Engineering, Faculty of Chemical Engineering, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran

2 Assist. Professor, Department of Chemical Engineering, Membrane Science and Technology Research Center (MSTRC), Gachsaran Branch, Islamic Azad University, Gachsaran, Iran

3 Assist. Professor, Department of Chemical Engineering, Faculty of Chemical Engineering, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran

چکیده [English]

The presence of pharmaceutical wastewater can pose significant challenges to the environment. Since conventional wastewater treatment processes are not efficient for the complete separation of drug materials, solvent extraction through a hollow fiber membrane contactor could be a promising alternative. In this study, a developed polysulfone (PSF) hollow fiber membrane was fabricated using a non-solvent phase separation (NIPS) method to extract penicillin G from aqueous solutions in the membrane contactor system. From the characterization experiments, the prepared polysulfone membrane demonstrates an outer surface contact angle of 69.6°, critical water entry pressure (CEPw) of 250 kPa, total porosity of 72.2%, and collapsing pressure of 500 kPa. The extraction of penicillin G from the aqueous phase was performed with a 5% w/w solution of Aliquat 336. The effect of the operating parameters on the extraction flux of penicillin G was investigated using the response surface method (RSM). The optimum penicillin G flux of 1.46×10-3 kg/m2s was found at an operating pressure of 100 kPa, an aqueous phase flowrate of 70.5 ml/min, and an organic phase flowrate of 200 ml/min. Therefore, the developed PSF hollow fiber membrane contactor can be considered a proper choice to remove antibiotics (penicillin G) from aqueous solutions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fiber Membrane Contactor
  • Polysulfone
  • Antibiotic Extraction
  • Wastewater Treatment
مراجع
Abbasi, M. A., Ali, Z., Qamar, Z., Shahzad, K., Siddiqui, H. K., Atif, M., Ali, Z. and Khalid, W. (2021). Phase pure synthesis of lanthanum doped bismuth ferrite nanostructures for the adsorption of doxorubicin. J. Ceramic. Int., 47(10, Part A. 14390-14398. DOI: 10.1016/J.CERAMINT.02.018.
Ajdar, M., Azdarpour, A., Mansourizadeh, A. and Honarvar, B. (2020). Improvement of porous polyvinylidene fluoride-co-hexafluropropylene hollow fiber membranes for sweeping gas membrane distillation of ethylene glycol solution. Chin. J. Chem. Eng., 3002–3010. DOI: 10.1016/j.cjche.05.004.
Bakeri, Gh., Matsuura, T., Ismail, A. F. and Rana, D. (2012). A novel surface-modified polyetherimide hollow fiber membrane for gas-liquid contacting processes. J. Sep. Purif. Technol., 89, 160–170.    DOI: 10.1016/J.SEPPUR.01.022.        
Brown K. D., Jerzy Kulis, J., Thomson, B., Chapman, T. H. and Mawhinney, D. B. (2006). Occurrence of antibiotics in the hospital, residential and dairy effluent, municipal wastewater, and the Rio Grande in New Mexico. J. Sci. Total Environ., 366(2–3), 772-783. DOI: 10.1016/J.SCITOTENV.10.007.
Chang X., Meyer, M. T., Liu, X., Zhao, Q., Chen, H., Chen, J. A., Qiu, Z., Yang, L., Cao, J., Shu, W. (2010). Determination of antibiotics in sewage from hospitals, nurseries and slaughterhouses, wastewater treatment plants, and source water in the Chongqing region of Three Gorge Reservoir in China. J. Environmental Pollution., 158(5), 1444-1450. DOI: 10.1016/J.ENVPOL.12.034.
Cao, Y., Khan, A., Sarkar, S. and Albadarin, A. B. (2021). Extraction of penicillin G from aqueous solution using a membrane contactor: Numerical investigation. Arab. J. Chem., 14(7), 103230.  DOI: 10.1016/j.arabjc.103230.
Deb, A., Debnath, A. and Saha, B. (2021). Sono-assisted enhanced adsorption of ferrochrome Black-T dye onto a novel polymeric nanocomposite: Kinetic, isotherm, and response surface methodology optimization. J. Dispers. Sci. Technol., 42(11), 1579–1592. DOI : 10.1080/01932691.1775093.
Fallahnejad, Zeynab., Bakeri, Gh. and Rahimnejad, M. (2017). Study on the application of membrane technology and performance of nanostructured polyethersulfone (PES) hollow fiber membrane in the treatment of oily wastewater. J. Env. Sci. Tech., 19(4), 261-273 DOI: 10.22034/JEST.2017.10729 [In Persian].
FarhadiManesh, M., Mansourizadeh, A. and Honarvar, B. (2019). Fabrication and characterization of developed polysulfone hollow fiber membranes for stream dehumidification A gas in a gas-liquid membrane contactor. J. New Mater., 11(40), 45-58 [in Persian].
Ghoochian, M., Ahmad Panahi, H., Sobhanardakani, S., Taghavi, L. and Hassani, A.H. (2019). Synthesis and application of Fe3O4/SiO2/thermosensitive/PAMAM-CS nanoparticles as a novel adsorbent for removal of tamoxifen from water samples. J. Microchem., 145, 1231-1240. DOI: 10.1016/J.MICROC.12.004.
Hossain, M. and Dean, J. (2008). Extraction of penicillin G from aqueous solution-analysis of reaction equilibrium and mass transfer. J. Separ. Purif. Technol., 62(2), 437-443. DOI: 10.1016/J.SUPPORT. 02.012.
Ismail, A. F. and Mansourizadeh, A. (2010). Comparative study on the structure and performance of porous polyvinylidene fluoride and polysulfone hollow fiber membranes for CO2 absorption. J. Membr. Sci., 365(1-2), 319-328. DOI: 10.1016/J.MEMSCI.09.021.
Johari, A., Razmjouei, M., Mansourizadeh, A. and Emadzadeh, D. (2020). Fabrication of blend hydrophilic polyamide-imide (Torlon®)-sulfonated poly (ether ether ketone) hollow fiber membranes for oily wastewater treatment. J. Polymer Test., 91. DOI: 10.1016/J.POLYMERTESTING.106733.
Khan, M. I., Nadeem, I., Majid, A. and Shakil, M. (2021). Adsorption mechanism of the palbociclib anticancer drug on two different functionalized nanotubes as a drug delivery vehicle: A first principle’s study. J. Appl. Surf. Sci., 546. DOI: 10.1016/J.APSUSC.149129.
Mansourizadeh. A., Ismail, A. F. (2010). Effect of additives on the structure and performance of polysulfone hollow fiber membranes for CO2 absorption. J. Member. Sci., 348(1-2), 260-267. DOI: 10.1016/J.MEMSCI.11.010.
Mansourizadeh, A. and Ismail, A. F. (2011). Preparation and characterization of porous PVDF hollow fiber membranes for CO2 absorption: Effect of different non-solvent additives in the polymer dope. J. Green. Gas Control., 5(4), 640–648. DOI: 10.1016/J.IJGGC.03.009.
Mansourizadeh, A., Rezaei, I., Lau, W. J.,  Seah, M. Q., and Ismail, A. F. ( 2022).  A review on recent progress in environmental applications of membrane contactor technology. J. Environ. Chem. Eng., 10(3), 107631. DOI: 10.1016/j.jece.107631.
Mousavi, S. A., Arab Aboosadi, Z., Mansourizadeh, A. and Honarvar, B. (2021a). Surface modified porous polyetherimide hollow fiber membrane for sweeping gas membrane distillation of dyeing wastewater. Colloid Surf. A., 610, 125439, DOI: 10.1016/j.colsurfa.125439.
Mousavi, S. A., Arab Aboosadi, Z., Mansourizadeh, A. and Honarvar, B. (2021b). Modification of porous polyetherimide hollow fiber membrane by dip-coating of Zonyl® BA for membrane distillation of dyeing wastewater. Water Sci. Technol., 83(12), 3092-3102. DOI: 10.2166/wst.201.
Nath, K. (2008). Membrane separation processes. Prentice Hall Of India Private Limited, New Delhi.
Ovcharova, A., Vasilevsky, V., Borisov, I., Bazhenov, S., Volkov, A., Bildyukevich, A. and Volkov, V. (2017). Polysulfone porous hollow fiber membranes for ethylene-ethane separation in gas-liquid membrane contactor. J. Sep. Purif. Technol., 183, 162–172. DOI: 10.1016/J.SEPPUR.03.023.
Plisko, T. V, Bildyukevich, A. V., Usosky, V. V., Volkov, V. V. (2016). Influence of polyethylene glycol's concentration and molecular weight on the structure and permeability of polysulfone hollow fiber membranes. J. Petr. Chem., 56(4), 321–329. DOI: 10.1134/S096554411604006X.
Prasad, R., Kiani. A., Bhave, R. R., and Sirkar, K. K. (1986). Further studies on solvent extraction with immobilized interfaces in a microporous hydrophobic membrane. J. Member. Sci., 26(1), 79–97. DOI: 10.1016/S0376-7388(00)80114-3.
Rehman, W. U., Muhammad, A., Younas, M., Wu, C., Hu, Y. and Li, J. (2019). Effect of membrane wetting on the performance of PVDF and PTFE membranes in the concentration of pomegranate juice through osmotic distillation. J. Member. Sci., 584, 66–78. DOI: 10.1016/J.MENISCI. 04.042.
Rahbari-Sisakht, M., Ismail, A. F. and Matsuura, T. (2012). Effect of bore fluid composition on structure and performance of asymmetric polysulfone hollow fiber membrane contactor for CO2 absorption. J. Sep. Purif. Technol., 88, 99-106. DOI: 10.1016/J.SEPPUR.12.012.
Rahimpour, A., Jahanshahi, M., Rajaeian, B. and Rahimnejad, M. (2018). TiO2 entrapped nano-composite PVDF/SPES membranes: preparation, characterization, antifouling, and antibacterial properties. J. Desal., 278(1-3), 343–353. DOI: 10.1016/J.DESAL.05.049.
Rezaei, M., Warsinger, D. M., Lienhard, J. H. and Samhaber, W. M. (2017). Wetting prevention in membrane distillation through superhydrophobicity and recharging an air layer on the membrane surface. J. Membr. Sci., 530, 42-52. DOI : 10.1016/j.memsci.02.013.
Silva, A. G. M., Hornes, M. O., Mitterer, M. L. and Queiroz, M. I. (2009). Application of coagulants in the pretreatment of fish wastewater using factorial design. J. Desal. Water Treat., 1(1-3), 208–214. DOI: 10.5004/DWT.123.
Sun, A, C., Kosar, W., Zhang, Y. and Feng, X. (2013). A study of thermodynamics and kinetics pertinent to forming PVDF membranes by phase inversion. J. Desal., 309, 156–164. DOI: 10.1016/J.DESAL.10.005.
Sadrzadeh, M., Bhattacharjee, S. (2013). Rationalize phase inversion membranes by tailoring thermodynamics and kinetics of casting solution using polymer additives. J. Member. Sci., 441, 31–44. DOI: 10.1016/J.MEMSCI.04.009.
Tong, D., Wang, X., Ali, M., Lan, C. Q., Wang, Y., Drioli, E., Wang, Z., Cui, Z. (2015). Preparation of Hyflon AD60/PVDF composite hollow fiber membranes for vacuum membrane distillation. J. Sep. Purif. Technol., 157, 1–8. DOI: 10.1016/J.SEPPUR.11.026.
Zhu, K., Zhang, S., Luan, J., Mu, Y. F., Du, Y. and Wang, G. (2017). Fabrication of ultrafiltration membranes with enhanced antifouling capability and stable mechanical properties via the strategies of blending and cross-linking. J. Member. Sci., 539, 116–127. DOI: 10.1016/J.MEMSCI.05.061.
محیط زیست و مهندسی آب
دوره 9، شماره 2
تیر 1402
صفحه 179-194
فایل ها
سابقه مقاله
  • تاریخ دریافت: 02 مرداد 1401
  • تاریخ بازنگری: 10 شهریور 1401
  • تاریخ پذیرش: 12 شهریور 1401
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار