بررسي فرايند ازن زني كاتاليزوري با نانوذرات آهن دوپ شده با سيليس و تيتانيوم دي اكسيد در حذف مترونيدازول از محيط هاي آبي

Study of the Efficiency of Non-Homogeneous Catalytic Ozonation Process using a Catalyst of Magnetic Nanoparticles of Iron Oxide Doped with Silica and Titanium Dioxide in Removal of Metronidazole from Synthetic Wastewater

سابقه و هدف در چند دهه اخير از آنتي بيوتيك ها به طور گسترده در دامپزشكي و پزشكي استفاده مي شود كه حضور اين تركيبات در محيط زيست خطرهاي بالقوه اي را براي موجودات آبي و خاكي به وجود آورده است. مترونيدازول يكي از اين آنتي بيوتيك ها مي باشد. هدف از اين پژوهش، بررسي راندمان حذف مترونيدازول از محلول هاي آبي با استفاده از فرآيند ازن زني كاتاليزوري با نانوذرات مغناطيسي آهن دوپ شده با سيليس و تيتانيوم دي اكسيد مي باشد. مواد و روش ها روش سل ژل به منظور سنتز نانو ذرات Fe3O4@SiO2@TiO2 مورد استفاده قرار گرفت و خصوصيات آن با آناليز هاي SEM،XRD و EDX بررسي شد. تاثير پارامترهايي مانند pH، دوز كاتاليست، زمان واكنش، غلظت آلاينده، تعيين ميزان معدني سازي و تعيين بدام انداز راديكال بر عملكرد فرايند مورد بررسي قرار گرفت. تغييرات غلظت مترونيدازول توسط دستگاه HPLC تعيين گرديد. يافته ها طبق نتايج به دست آمده در اين مطالعه pH=10، دوز كاتاليست 3 گرم بر ليتر به عنوان شرايط بهينه به دست آمد و با افزايش زمان تماس و كاهش غلظت مترونيدازول راندمان حذف افزايش يافت. نتايج نشان داد كه حذف مترونيدازول به وسيله اين فرآيند از مدل سينتكي درجه اول تبعيت مي نمايد. ميزان TOC در شرايط بهينه بهره برداري 86 درصد بود. نتيجه گيري فرآيند ازن زني كاتاليزوري با نانوذرات آهن مغناطيسي دوپ شده با سيليس و تيتانيوم دي اكسيد به طور قابل توجهي مي تواند مترونيدازول را حذف كند و روش مناسبي براي حذف مترونيدازول مي باشد.

Background and Objective: Antibiotics are widely used in veterinary and medicine in the last few decades which presence of these compounds has made potential risks for aquatic and terrestrial organisms in the environment. Metronidazole is one of these antibiotics. The purpose of this study was investigation of the efficiency of metronidazole removal from aqueous solutions using a catalytic ozonation process with magnetic nanoparticles of iron oxide doped with silica and titanium dioxide. Materials and Methods: The sol gel method was used to synthesize Fe3O4@SiO2@TiO2 nanoparticles and its properties were investigated by SEM, XRD and EDX analyzes. The effect of parameters such as pH, catalyst dose, reaction time, contaminant concentration, determining the mineralization and scavenger effect were investigated on the process performance. Changes in metronidazole concentration were determined by HPLC. Results: According to the results of this study, pH =10 and catalyst dose of 3 g /l were obtained as optimum conditions and the removal efficiency increased with increasing of contact time and decreasing in the concentration of metronidazole. Results showed that the removal of metronidazole followed first degree model by this process. Rate of TOC was 86% under optimal operating conditions. Conclusion: Catalytic ozonation process with magnetic nanoparticles of iron oxide doped with silica and titanium dioxide can significantly remove metronidazole and it is an appropriate method for removal of metronidazole.