بهینه‌سازی فرآیند تخریب فتوکاتالیستی آنتی‌بیوتیک آموکسی‌سیلین با استفاده از نانوکامپوزیت SiO2@TiO2

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی محیط زیست، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی. دانشگاه اردکان، اردکان، ایران.

2 گروه علوم و مهندسی محیط زیست، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه اردکان، اردکان، ایران.

3 گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران.

4 گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران.

doi
10.22059/jne.2023.351839.2503
چکیده

امروزه یکی از چالش­ های مهم در تصفیة فاضلاب تخریب آلاینده­ های آلی خصوصاً آنتی‌بیوتیک­ ها است. در این پژوهش به بررسی کارایی فرآیند فوتوکاتالیستی در حذف آنتی‌بیوتیک آموکسی‌سیلین از محیط آبی با استفاده از نانوکامپوزیت SiO2@TiO2 پرداخته شد. نانوکامپوزیت مورد نظر با استفاده از روش سل ژل سنتز‌شده و با تکنیک‌های XRD، FT-IR و TEM بررسی شد. برای بهبود عملکرد نانوکامپوزیت ساخته شده، پارامترهایی از قبیل pH محلول، زمان تماس، غلظت نانوکامپوزیت و غلظت دارو مورد مطالعه قرار گرفت و با استفاده از روش سطح پاسخ و مدل باکس بنکن بهینه شد. بررسی ساختار نانوکامپوزیت با XRD نشان‌دهندة تشکیل فازهای بلوری و ساختار آناتاز است. تشکیل نانوکامپوزیت SiO2@TiO2 با پیوند Ti-O-Si در طیف FT-IR  تأیید شد. همچنین تصویر TEM نشان داد ذرات، ساختار کروی و یکنواخت دارند. نتایج آزمایش‌های بهینه­ سازی فتوکاتالیستی نشان داد که بیشترین بازدهی تخریب آموکسی‌سیلین تحت شرایط 3pH: ، غلظت اولیة آموکسی‌سیلین: 10 میلی­ گرم بر لیتر، غلظت نانوکامپوزیت: 2 گرم بر لیتر، زمان تماس: 10 دقیقه به میزان 98/7 درصد است که به بازدهی حذف پیش ­بینی‌شده تحت شرایط بهینه در مدل باکس بنکن (100%) بسیار نزدیک است. با توجه به بازدهی تخریب بالا و تولید بالای رادیکال­ های آزاد، فتوکاتالیست سنتزی قابلیت بالایی جهت تخریب آلاینده های دارویی خصوصاً آنتی‌بیوتیک­ ها دارد که کاربردهای آیندة آن را جهت تخریب آلاینده­ های آلی با ساختار شیمیایی مشابه توسعه می­ دهد.