1-۳-۲ اهداف جزئی. 4
1-۴ فرضیه پژوهش. 5
فصل دوم ادبیات پژوهش  6
2-۱ مقدمه. 7
2-۲ آنتی‌بیوتیک چیست؟. 8
2-۳ اطلاعات اولیه. 8
2-۳-۱ تاریخچه آنتی‌بیوتیک. 8
2-۳-۲ طبقه‌بندی آنتی‌بیوتیک‌ها. 10
2-۴ اکسی­تتراسایکلین. 12
2-۵ آنتی‌بیوتیک‌ها در محیط‌زیست. 14
2-۶ منابع و نحوه انتشار آنتی‌بیوتیک‌ها در محیط‌زیست. 16
2-۷ نگرانی از انتشار آنتی‌بیوتیک در محیط‌زیست. 18
فصل سوم روش های حذف  20
3-۱ مقدمه. 21
3-۲ روش‌های فیزیکی. 21
3-۲-۱ استخراج فاز مایع. 22
3-۲-۲ جذب. 22
3-۲-۳ غشایی. 23
3-۳ فرایندهای بیولوژیکی. 23
3-۴ فرایندهای شیمیایی. 24
فصل چهارم مطالعات کتابخانه­ای  25
4-۱ مقدمه. 26
4-۲ پیشینه تحقیق. 26
4-۳ روش‌های تصفیه اکسی­تتراسایکلین. 28
4-3-1 تصفیه آلاینده‌ها توسط جذب از طریق جاذب کربن فعال و گل بنتونیت. 32
4-3-2 تصفیه آلاینده‌ها به روش انعقاد. 50
4-3-3 تعریف فرایندهای غشایی. 65
فصل پنجم روش تحقیق، مواد و تجهیزات مورد استفاده  101
5-1 مقدمه. 102
5-2 اندازه‌گیری میزان اکسیتتراسایکلین از پساب دارویی. 103
5-3 روش انجام آنالیز. 103
5-4 ساخت محلول‌های استاندارد و استفاده از معرف‌ها. 105
5-5 متغیرهای پژوهش. 107
گردآوری اطلاعات. 108
5-7 محیط پژوهش. 108
5-8 برنامه‌ی اجرایی. 108
5-9 وسایل، ابزار، دستگاه­ها و مواد مورداستفاده. 109
5-10 روش تعیین TDS و EC فاضلاب:. 110
5-11 روش تعیین pH:. 111
5-12 روش تعیین غلظت آنتی‌بیوتیک:. 111
5-13 پایلوت­ها و تجهیزات جانبی. 112
5-15 آزمایش ستون جذب. 117
5-15-1 راه‌اندازی پایلوت. 117
5-16 آزمایش جارتست (JAR TEST) 122
5-16-1 مراحل کلی انجام یک نمونه تست جار شامل: 123
5-17 آزمایش فیلتراسیون غشایی RO.. 130
5-17-1 راه‌اندازی پایلوت. 130
5-17-2 روش کار. 130
فصل ششم نتیجه ­گیری و ارائه پیشنهادات  136
6-1 جمع‌بندی و نتیجه‌گیری. 137
6-2 پیشنهادات. 139
مراجع. 140
 
فهرست جداول

جدول 4-۱ تحقیقات پیشین درزمینه­ آنتی‌بیوتیک­ها………………………………………………………………………………….27

جدول 4-۲ ویژگی‌های کربن فعال دانه­ای و پودری…………………………………………………………………………………… 35
جدول 4-3 درصد اختلاط بهینه‌ی جاذب برای جذب فلزات سنگین…………………………………………………………….44
جدول4-4-آنالیز اجزای موجود در بنتونیت…………………………………………………………………………………………….47
جدول 4-5 قابلیت‌های كلی فرایندهای غشایی مختلف…………………………………………………………………………………73
جدول4-6 مشخصات فرایندهای غشایی………………………………………………………………………………………………………..76
جدول 4-7 مقایسه‌ی قابلیت‌های مدول‌های غشایی مختلف…………………………………………………………………………77
جدول 4-8 مزایا و معایب مدول­های مختلف جهت تصفیه‌ی آب………………………………………………………………….77
جدول 4-9 ‌ویژگی‌های مواد تشکیل‌دهنده‌ی غشاها………………………………………………………………………………………80
جدول 4-10 مزایا و معایب مواد مختلف به‌کاررفته در ساختار غشاها…………………………………………………………..80
جدول 4-11 خصوصیات معمول فن آوری‌های غشایی مورداستفاده در تصفیه‌ی آب و فاضلاب……………….82
جدول 4-12 مصرف انرژی و مقدار بازیابی محصول برای انواع سیستم­های غشایی………………………………………82
جدول 4-13 فرمولاسیون شستشو دهنده‌های غشا…………………………………………………………………………………….. 89
جدول 4-14خلاصه‌ای از تحقیقات پیشین در مورد سیستم­های غشایی……………………………………………………….93
جدول 5-1-ضرایب جذب در غلظت‌های متفاوت…………………………………………………………………………………………105
جدول 5-2 دستگاه­های آزمایشگاهی مورداستفاده……………………………………………………………………………………….109
جدول 5-3 متعلقات پایلوت­ها و تجهیزات…………………………………………………………………………………………………….112
جدول 5-4 مشخصات غشای RO………………………………………………………………………………………………………………..115
جدول 5-5-نتایج به‌دست‌آمده از آزمایش جذب در3 pH=………………………………………………………………………119
جدول 5-6-نتایج به‌دست‌آمده از آزمایش جذب در5 pH=………………………………………………………………………120
جدول 5-7-نتایج به‌دست‌آمده از آزمایش جذب در6.5 pH=……………………………………………………………………121
جدول 5-8-نتایج به‌دست‌آمده از آزمایش جذب در 9.5 pH=………………………………………………………………….122
جدول 5-9- نتایج به‌دست‌آمده از جارتست بعد از 30 دقیقه………………………………………………………………………126

جدول 5-10-نتایج به‌دست‌آمده از جارتست بعد از 12 ساعت…………………………………………………………………….127
جدول 5-11-نتایج به‌دست‌آمده از آزمایش در pHبهینه و در دوز های متفاوت از منعقدکننده بعد از 30 دقیقه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………129
جدول 5-12نتایج به‌دست‌آمده از آزمایش در pHبهینه و در دوز های متفاوت از منعقدکننده بعد از 20 ساعت …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….130
جدول5-13-نتایج آزمایش RO در فشارهای متفاوت و در6.5 pH=………………………………………………………..132
جدول5-14-نتایج آزمایش RO در فشارهای متفاوت و در5 pH=…………………………………………………………..133
جدول5-15-نتایج آزمایش RO در فشارهای متفاوت و در3 pH=…………………………………………………………..134
جدول5-16 نتایج آزمایش RO در فشارهای متفاوت و در9 pH=……………………………………………………………135
 
فهرست شکل‌ها و نمودارها
شکل 2-۱- ساختار مولکولی خانواده تتراسایکلین ها……………………………………………………………………………………..13

شکل 4-۱- ساختار تتراسایکلین­ها ………………………………………………………………………………………………………………..30

شکل 4-2 – الف) شکل ایزوترم جذب BET ب) شکل خطی ایزوترم جذب BET…………………………………..37
شکل 4-3 – تأثیر خطا در تخمین در نمودار جذب خطی BET……………………………………………………………38
شکل4-4 شکل ایزوترم جذب لانگمویر………………………………………………………………………………………………………….38
شکل4-5شکل خطی و اصلاح‌شده‌ی ایزوترم جذب لانگمویر………………………………………………………………………….39
شکل 4-6 متوسط TOC ورودی و خروجی در غلظت­های متفاوت پودر کربن­فعال…………………………………….43
شکل 4-7 متوسط نسبت UV جذب‌شده بر DOC ورودی و خروجی در غلظت­های متفاوت پودر کربن­فعال…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..44
شکل4-8-a,b,cوd بنتونیت –e,fو g کربن فعال………………………………………………………………………………………….46
شکل4-9- شماتیکی از فرایند انعقاد و لخته سازی………………………………………………………………………………………..51
شکل4-10- دستگاه جارتست…………………………………………………………………………………………………………………………57
شكل 4-11 طرح ساده‌ی سیستم غشایی……………………………………………………………………………………………………….66
شكل 3-12 مقایسه‌ی روش‌های مختلف فیلتراسیون غشایی…………………………………………………………………………73
شكل 4-13 فرایندهای عبور جریان ورودی از غشا……………………………………………………………………………………….84
شکل 5-1-منحنی کالیبراسیون جذب اکسی تتراسایکلین………………………………………………………………………….105
شکل 5-2- شکل شماتیک عملکرد پایلوت سیستم غشایی…………………………………………………………………………113
شکل 5-3 شکل شماتیک عملکرد پایلوت جاذب کربن فعال دانه ای و بنتونیت…………………………………………114
شکل 5-۲ تحلیل یکپارچگی محلی ایستگاه دروازه شمیران………………………………………………………………………105
شکل 5-4- دستگاه جارتست……………………………………………………………………………………………………………………….115
شکل 5-5 دستگاه اسپکتوفتومتر موجود در آزمایشگاه………………………………………………………………………………..116
شکل 5-6 نمایی از پایلوت غشایی RO………………………………………………………………………………………………………..116
شکل5-7-آزمایش جذب با لایه های مساوی و نسبت 50% از کربن فعال دانه ای و بنتونیت……………………118
شکل 5-8-نمودار حذف اکسی تتراسایکلین و TDS در3 pH=……………………………………………………………….119
شکل 5-9-نمودار حذف اکسی تتراسایکلین و TDS در5 pH=……………………………………………………………….120
شکل 5-10-نمودار حذف اکسی تتراسایکلین و TDS در6.5 pH=…………………………………………………………121
شکل 5-11-نمودار حذف اکسی تتراسایکلین و TDS در9.5 pH=…………………………………………………………122
شکل5-12-پایلوت آزمایش انعقاد…………………………………………………………………………………………………………………124
شکل 5-13-نمودار حذف OTC در pHهای مختلف بعد از 30 دقیقه……………………………………………………..127
شکل 5-14-نمودار حذف OTC بعد از 12ساعت……………………………………………………………………………………….128
شکل 5-15-نمودار حذف OTC بعد از 30 دقیقه………………………………………………………………………………………129
شکل 5-16-نمودار حذف OTC بعد از 20ساعت……………………………………………………………………………………….130
شکل 5-17-نمودار حذفOTC و TDS در فشارهای مختلف و در6.5 pH=……………………………………………..133
شکل 5-18-نمودار حذفOTC و TDS در فشارهای مختلف و در5 pH=…………………………………………………134
شکل 5-19-نمودار حذفOTC و TDS در فشارهای مختلف و در3 pH=…………………………………………………135
شکل 5-20-نمودار حذفOTC و TDS در فشارهای مختلف و در9 pH=………………………………………………136
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

فصل اول
کلیات

1-1        مقدمه

 
مشكلات زیست‌محیطی ناشی از رهاسازی آنتی‌بیوتیک‌ها در منابع آبی تهدیدی جدی به­ شمار می‌رود كه تعطیلی بسیاری از واحدهای تولیدی را حتی در كشورهای پیشرفته، موجب شد­ه­است. آنتی‌بیوتیک‌ها مواد دارویی با­ارزشی هستند كه از پیشرفت بسیاری از بیماری‌های عفونی جلوگیری می‌کنند. تولید آنتی‌بیوتیک‌ها با توجه به مشكلات زیست‌محیطی آن در كشورهای پیشرفته به‌ندرت صورت می‌گیرد و واحدهای تولیدی به كشورهای درحال‌توسعه منتقل‌شده‌اند. در كشور ما نیز با توجه به گسترش این واحدها لازم است تدابیری اندیشیده شود تا دانش فنی برخورد با عواقب اجتناب‌ناپذیر زیست‌محیطی این‌گونه واحدها با انجام تحقیقات لازم مدون گردد. از طرف دیگر با یک رویكرد سودمحور می‌توان واحدهای تولید آنتی‌بیوتیک را تشویق به بازیابی محصول خود نمود و خطر بزرگ رهاسازی آنتی‌بیوتیک‌ها را در محیط‌زیست كاهش داد و عملكرد سیستم تصفیه فاضلاب این واحدها نیز بهبود خواهد یافت. تولید این دسته از داروها نیازمند هزینه بالا و فن­آوری خاص خود است. اکسی­تتراسایکلین یكی از آنتی‌بیوتیک‌های مهم در جلوگیری از بیماری‌ها است. پساب خروجی از واحد تولید آنتی‌بیوتیک‌ها اغلب حاوی مقدار زیادی آنتی‌بیوتیک است كه اکسی­تتراسایکلین نیز یكی از آن‌ هاست. در صورت جدا نكردن این ماده ارزشمند از پساب واحد تولیدی و رها شدن آن در پساب ضمن ایجاد مشكل در تصفیه بیولوژیكی این پساب و مختل كردن عملیات تصفیه باعث ایجاد مقاومت در عوامل بیماری‌زا موجود در محیط‌زیست و مشكلات زیست‌محیطی می‌گردد.
فن­آوری‌های فعلی معضلات بسیاری درراه زندگی بشر قرار داده است. آلودگی‌های زیست‌محیطی، حجم زیاد زباله‌ها و مواد زائد غیرقابل تجزیه، آلودگی بیش‌ازحد هوا، از بین رفتن تدریجی لایه ازن، بروز تغییرات شدید جوی، افزایش دمای زمین، بالا رفتن سطح آب اقیانوس‌ها و دریاها و بیماری‌های غیرقابل درمان‌ همه پیامدهای ناگواری است که فن­آوری حاکم در اثر بی‌توجهی و استفاده ناصحیح بشر به ارمغان آورده­است. آلودگی در محیط‌زیست به دلیل تنوع آلاینده‌ها متفاوت بوده و در این پژوهش تلاش می‌شود در خصوص آلاینده‌های سخت­تجزیه‌پذیر در محیط‌زیست، به‌ خصوص آنتی‌بیوتیک‌ها و روش‌های تصفیه آن‌ ها مطالبی ارائه شود.

1-۲ ضرورت انتخاب موضوع

 
امروزه بسیاری از منابع آبی و خاک به وسیله فاضلاب‌های صنعتی دچار آلودگی می‌روند. به‌منظور جلوگیری از آسیب‌های جدی در محیط‌زیست، می‌بایست در ابتدا این فاضلاب‌ها تصفیه و سپس به محیط دفع شوند.
آنتی‌بیوتیک‌ها ازجمله آلاینده‌های سخت تجزیه‌پذیر زیستی بوده که در محیط‌زیست به دلیل ایجاد مقاومت ژنتیکی اهمیت خاصی دارند. لذا تصفیه آن‌ ها ضروری بوده و روش‌های متداول تصفیه نیز قادر به حذف آن‌ ها نمی‌باشند.
به منظور افزایش کارایی و همچنین امکان مقایسه با سایر پژوهش‌های موجود، آلاینده دارویی با ساختار آلی به نام اکسی تتراسایکلین (OTC)[1] انتخاب شد. این ماده جزء خانواده تتراسایکلین بوده و به عنوان آنتی‌بیوتیک کاربرد وسیعی در درمان عفونت‌های گوارشی و تنفسی دارد و همچنین به‌عنوان محرک رشد برای دام، طیور، ماهی‌ها و زنبورعسل استفاده می‌شود. این دارو در فاضلاب صنایع داروسازی و مراکز دام‌پروری به مقدار قابل‌توجهی وجود داشته که به دلیل سخت تجزیه‌پذیر بودن در تصفیه متداول بیولوژیکی قابل‌حذف نیست.]۱[

1-۳ اهداف تحقیق

1-۳-۱ هدف کلی

به‌طورکلی هدف اصلی تصفیه و جلوگیری از انتشار آنتی‌بیوتیک‌ها به خاک و آب­ زیرزمینی و جلوگیری از به هدر رفتن این ماده باارزش و کنترل آلودگی محیط‌زیست می‌باشد.
 

1-۳-۲ اهداف جزئی

• رسیدن به درصدهای حذف بالای آنتی‌بیوتیک اکسی­تتراسایکلین
• بررسی کارایی روش‌های جذب، انعقاد و فیلتراسیون غشایی در حذف آنتی‌بیوتیک اکسی­تتراسایکلین
• تعیین پارامترهای TDS، EC و OTC قبل از تصفیه و بعد از هریک از مراحل تصفیه
• محاسبه حذف TDS، EC و OTC در کلیه مراحل تصفیه
• تعیین عملکرد روش جذب با احتساب درصدهای متفاوتی از کربن فعال و گل بنتونیت
• تعیین عملکرد روش انعقاد با احتساب تغییرات pH و میزان ماده منعقدکننده