توظيف تقنيات الموجات فوق الصوتية لتحسين الخصائص البيولوجية والفيزياوية والكيمياوية للملوثات الصناعية
DOI:
https://doi.org/10.35516/jjps.v19i1.3462الكلمات المفتاحية:
تقنية الموجات فوق الصوتية، متطلب الاوكسجين الكيميائي، المواد الصلبة الذائبة الكلية، الاس الهيروجيني، بكتريا القولونالملخص
المقدمة: الموجات فوق الصوتية هي تقنية فعالة وصديقة للبيئة بسبب معداتها البسيطة، ورد فعلها السريع، وقلة التلوث الثانوي، والاستدامة، وكفاءة تدهور مياه الصرف الصناعي. كما تمت دراستها على نطاق واسع لتحليل الملوثات وتعزيز عمليات المعالجة البيولوجية. أصبحت الملوثات المكتشفة حديثا من الصناعات الدوائية والزراعية، بما في ذلك الهرمونات والمضادات الحيوية والأصباغ وغيرها من الأدوية الصيدلانية، مصدرا رئيسيا للمشاكل البيئية وتهديدا لجميع الكائنات الحية والمسطحات المائية.
طرق العمل: تم جمع عينات من مياه الصرف الصحي لاحواض معمل الزيوت النباتية في بغداد، وأتبعتها المعالجة بالموجات فوق الصوتية (40 كيلو هرتز) لأربعة فترات زمنية مختلفة (15، 30، 60، 90) دقيقة، مع تباين الطاقة (منخفضة ومتوسطة وعالية). تم قياس متغيرات الاس الهيدروجيني والمواد الصلبة الذائبة الكلية والمتطلب الكيمياوي للاوكسجين، وتمت دراسة تأثير الموجات فوق الصوتية على المحتوى البكتيري للمياه الملوثة قبل وبعد المعالجة.
النتائج: ارتفعت قيمة الاس الهيدروجيني بعد التعرض لمدة 30 دقيقة للموجات فوق الصوتية من القيمة الأولية (سيطرة) 7.2 إلى 7.6 و8.1 و7.8 على التوالي، في جميع حالات الطاقة (المنخفضة والمتوسطة والعالية). وشهدت جميع الحالات (المنخفضة والمتوسطة والعالية) زيادة في إجمالي المواد الصلبة الذائبة من 1470 جزء في المليون إلى 1755 و1860 و1944 جزء في المليون، ثم انخفاض إلى 1460 و1320 و1185 جزء في المليون بعد 30 و90 دقيقة من التعرض على التوالي. ومع ذلك، تم اختزال قيمة المتطلب الكيمياوي للأوكسجين بعد التعرض لمدة (15، 30، 60، و90) دقيقة عند الطاقة (المنخفضة والمتوسطة والعالية) بنسب اختزال (6.81، 31.8، و34.09٪)، (43.1، 52.2، و47.7٪)، (45.4، 52.2، و56.8٪)، و (59.09، 61.3، و68.1٪)، على التوالي. إلى جانب ذلك، انخفض عدد المستعمرات البكتيرية مع زيادة وقت التعرض وقوة الطاقة، الى نسبة ازالة 100٪ من بكتريا القولون بعد التعرض لمدة 90 دقيقة بسبب تلف الخلايا البكتيرية.
الاستنتاجات: نستنتج أنه من الممكن توظيف تقنيات الاستدامة الخضراء لاختزال محتويات النفايات السائلة التي يتم تصريفها في البيئة المائية والحفاظ على جودة المياه والتنوع البيولوجي.
المراجع
- Mo J., Yang Q., Zhang N., Zhang W., Zheng Y. and Zhang Z. A review on agro-industrial waste (AIW) derived adsorbents for water and wastewater treatment. J. Environ. Manage. 2018; 227:395–405. DOI: 10.1016/j.jenvman.2018.08.069. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.08.069
- Michael I., Panagi A., Ioannou L.A., Frontistis Z. and Fatta-Kassinos D. Utilizing solar energy for the purification of olive mill wastewater using a pilot-scale photocatalytic reactor after coagulation-flocculation. Water Res. 2014; 60:28–40. DOI: 10.1016/j.watres.2014.04.032. DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2014.04.032
- Zhang P., Yang M., Lan J., Huang Y., Zhang J., Huang S., Yang Y. and Ru J. Water quality degradation due to heavy metal contamination: health impacts and eco-friendly approaches for heavy metal remediation. Toxics. 2023; 11(10):828. DOI: 10.3390/toxics11100828. DOI: https://doi.org/10.3390/toxics11100828
- Bhargava N., Mor R.S., Kumar K. and Sharanagat V.S. Advances in application of ultrasound in food processing: a review. Ultrason. Sonochem. 2021; 70:105293. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2020.105293. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105293
- Crocella V., Pirola C., Neppolian B., Cerrato G., Ashokkumar M., Bianchi C. and Boffito D.C. Ultrasonic enhancement of the acidity, surface area and free fatty acids esterification catalytic activity of sulphated ZrO2–TiO2 systems. J. Catal. 2013; 297:17–26. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcat.2012.09.013
- Panda D. and Manickam S. Recent advancements in the sonophotocatalysis (SPC) and doped-sonophotocatalysis (DSPC) for the treatment of recalcitrant hazardous organic water pollutants. Ultrason. Sonochem. 2017; 36:481–496. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2016.12.022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2016.12.022
- Kumari P. and Kumar A. Advanced oxidation process: a remediation technique for organic and non-biodegradable pollutant. Results Surfaces Interfaces. 2023; 11:100122. DOI: 10.1016/j.rsurfi.2023.100122. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rsurfi.2023.100122
- Bayomie O.S., Kandeel H., Shoeib T., Yang H., Youssef N. and El-Sayed M.M.H. Novel approach for effective removal of methylene blue dye from water using fava bean peel waste. Sci. Rep. 2020; 10:7824. DOI: 10.1038/s41598-020-64727-5. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-64727-5
- Serna-Galvis E.A., Porras J. and Torres-Palma R.A. A critical review on the sonochemical degradation of organic pollutants in urine, seawater, and mineral water. Ultrason. Sonochem. 2022; 82:105861. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2021.105861. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2021.105861
- Liu P., Wu Z., Abramova A.V. and Cravotto G. Sonochemical processes for the degradation of antibiotics in aqueous solutions: a review. Ultrason. Sonochem. 2021; 74:105566. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2021.105566. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2021.105566
- Calcio Gaudino E., Canova E., Liu P., Wu Z. and Cravotto G. Degradation of antibiotics in wastewater: new advances in cavitational treatments. Molecules. 2021; 26:617. DOI: 10.3390/molecules26030617. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules26030617
- Hassaan M.A. and Ali H.R. Fresh Water Pollution and Heavy Metals Removal; Lambert Academic Publishing: 2017; 1st ed.; ISBN: 978-3-659-57770-3.
- Hassaan M.A. and El Nemr A. Advanced oxidation processes for textile wastewater treatment. Int. J. Photochem. Photobiol. 2017; 2(3):85–93. DOI: 10.11648/j.ijpp.20170203.13.
- Jayaraman T., Senthil R.A., Thirumalai D. and Jagannathan M. Sonophotocatalytic degradation of organic pollutants using nanomaterials. In: Handbook of Ultrasonics and Sonochemistry; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany. 2016; pp 553–586. DOI: 10.1007/978-981-287-278-4_50. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-287-278-4_50
- Anbalagan S., Deivayanai V.C., Kumar P.S., Rangasamy G., Hemavathy R.V., Harshana T., Gayathri N. and Krishnapandi A. A detailed review on advanced oxidation process in treatment of wastewater: mechanism, challenges and future outlook. Chemosphere. 2022; 308(Pt 3):136524. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.136524. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.136524
- Zhou Z., Liu X., Sun K., Lin C., Ma J., He M. and Ouyang W. Persulfate-based advanced oxidation processes (AOPs) for organic-contaminated soil remediation: a review. Chemical Engineering Journal. 2019; 372:836–851. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.04.213. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.04.213
- Kanakaraju D., Glass B.D. and Oelgemoller M. Advanced oxidation process-mediated removal of pharmaceuticals from water: a review. Journal of Environmental Management. 2018; 219:189–207. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.04.103. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.04.103
- Yin J. and Zhang X. Technologies for bHRPs and risk control. In: High-Risk Pollutants in Wastewater. 2020; pp. 237–258. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816448-8.00010-1. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816448-8.00010-1
- Hasan I. Water quality assessment: a case study of the Jhenai River in Bangladesh. The Journal of Applied Research. 2018; 04:1884–1888. https://doi.org/10.31142/rajar/v4i7.08. DOI: https://doi.org/10.31142/rajar/v4i7.08
- Alfalahi A.N., Matalqah S.M., Issa R., Al-Daghistani H.I. and Abed A.A. Evaluation of cytotoxicity and antibacterial activity of green synthesized silver nanoparticles using Hedera helix extract. Jordan Journal of Pharmaceutical Sciences. 2025; 18(2):524–537. https://doi.org/10.35516/jjps.v18i2.2620. DOI: https://doi.org/10.35516/jjps.v18i2.2620
- Bhinge S.D., Randive D.S., Bhutkar M.A., Shejwal K.P., Jadhav A.D. and Jadhav R.P. Synergistic effects of neem (Azadirachta indica L.) leaves extract with conventional antibiotic against gram positive and negative microorganisms. Jordan Journal of Pharmaceutical Sciences. 2022; 15(2):276–288. DOI: https://doi.org/10.35516/jjps.v15i2.325
- Kim S.Y., Kim I.Y., Park S.H., Hwangbo M. and Hwangbo S. Novel ultrasonic technology for advanced oxidation processes of water treatment. RSC Advances. 2024; 14:11939–11948. https://doi.org/10.1039/D4RA01665C. DOI: https://doi.org/10.1039/D4RA01665C
- Hamad A.A., Sharaf M., Hamza M.A., Selim S., Hetta H.F. and El-Kazzaz W. Investigation of the bacterial contamination and antibiotic susceptibility profile of bacteria isolated from bottled drinking water. Microbiology Spectrum. 2022; 10(1):e01516-21. https://doi.org/10.1128/spectrum.01516-21. DOI: https://doi.org/10.1128/spectrum.01516-21
- Happy A.H., Alam M.G., Mahmud S., Imran M.A.S., Rony M.H., Azim M.A.A., Islam M.M., Sarker M.K.D., Akter P., Mondol G.C., Hossain T., Rahman M.M., Islam M.M., Roy A., Das S., Ahmed M.R. and Uddin M.E. Isolation, identification and characterization of gram-negative bacteria from popular street food (Chotpoti) at Savar area, Dhaka, Bangladesh. Open Access Library Journal. 2018; 5:e4986. https://doi.org/10.4236/oalib.1104986. DOI: https://doi.org/10.4236/oalib.1104986
- Ye C.S., Latif P.A., Ibrahim S., Rosli N. and Aziz S. Effect of ultrasonic irradiation on COD and TSS in raw rubber mill effluent. EnvironmentAsia. 2010; 3(Special Issue):32–35.
- Iqbal M., Muneer M., Hussain S., Parveen B., Javed M., Rehman H., Waqas M. and Abid M.A. Using combined UV and H₂O₂ treatments to reduce tannery wastewater pollution load. Polish Journal of Environmental Studies. 2019; 28(5):3207–3213. DOI: https://doi.org/10.15244/pjoes/92706
- Broekman S., Pohlmann O., Beardwood E., Beardwood E.E. and de Meulenaer E.C. Ultrasonic treatment for microbiological control of water systems. Ultrasonics Sonochemistry. 2010; 17(6):1041–1048. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2009.11.011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2009.11.011
- Kovats P., Thevenin D. and Zähringer K. Influence of viscosity and surface tension on bubble dynamics and mass transfer in a model bubble column. International Journal of Multiphase Flow. 2020; 123:103174. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2019.103174. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2019.103174
- Amabilis-Sosa L.E., Lopez M.V., Rojas J.L.G., Roe-Sosa A. and Chavez G.E.M. Efficient bacteria inactivation by ultrasound in municipal wastewater. Environments. 2018; 5(47). https://doi.org/10.3390/environments5040047. DOI: https://doi.org/10.3390/environments5040047
- Hawrylik E. Ultrasonic disintegration of bacteria contained in treated wastewater. Journal of Ecological Engineering. 2019; 20(9):171–176. https://doi.org/10.12911/22998993/112493. DOI: https://doi.org/10.12911/22998993/112493
- Lauteri C., Ferri G., Piccinini A., Pennisi L. and Vergara A. Ultrasound technology as inactivation method for foodborne pathogens: a review. Foods. 2023; 12(6):1212. https://doi.org/10.3390/foods12061212. DOI: https://doi.org/10.3390/foods12061212
- Gomez-Lopez M.D., Bayo J., García-Cascales M.S. and Angosto J.M. Decision support in disinfection technologies for treated wastewater reuse. Journal of Cleaner Production. 2009; 17(16):1504–1511. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2009.06.008. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2009.06.008
- Dehghani M.H., Karri R.R., Koduru J.R., Manickam S., Tyagi I., Mubarak N.M. and Suhas. Recent trends in the applications of sonochemical reactors as an advanced oxidation process for the remediation of microbial hazards associated with water and wastewater: a critical review. Ultrasonics Sonochemistry. 2023; 94:106302. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2023.106302. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2023.106302
- Mahvi A.H., Dehghani M.H. and Vaezi F. Ultrasonic technology effectiveness in total coliforms disinfection of water. Journal of Applied Sciences. 2005; 5(5):856–858. https://doi.org/10.3923/jas.2005.856.858. DOI: https://doi.org/10.3923/jas.2005.856.858
- Burman S. and Chandra G. A study on antibacterial efficacy of different extracts of Artocarpus chama fruits and identification of bioactive compounds in the most potent extract. Jordan Journal of Pharmaceutical Sciences. 2022; 15(1):70–81. DOI: https://doi.org/10.35516/jjps.v15i1.293
التنزيلات
منشور
كيفية الاقتباس
إصدار
القسم
##plugins.generic.dates.accepted## 2025-01-16
##plugins.generic.dates.published## 2026-01-12







