بررسي كارآيي فرآيند فتوكاتاليستي پرتوي فرابنفش و نانو ذرات TiO2 مغناطيسي با ساختار پوسته/هسته در حذف آنتي‌بيوتيك سفيكسيم از محلول‌هاي آبي

Apllication of photocatalitic process using Fe3O4/ TiO2 nanocomposite coreshell on the removal of Cefixim antibiotic from aqueous solutions

زمينه و هدف: آنتي‌بيوتيك‌ها جزو آلاينده‌هاي زيست‌محيطي داراي اثرات پايدار هستند. هدف از اين پژوهش تعيين راندمان حذف آنتي‌بيوتيك سفيكسيم از محلول‌هاي آبي توسط فرآيند فتوكاتاليستي پرتوي فرابنفش و نانو ذرات TiO2 مغناطيسي با ساختار پوسته/هسته است. روش كار: اين مطالعه از نوع مطالعات تجربي–آزمايشگاهي محسوب مي‌شود. متغيرهاي موردنظر شامل pH (9-5)، غلظت آلايندهmg/L 10-2، غلظت فتوكاتاليست (g/L 5-5/0) بررسي شدند. فاضلاب سنتتيك براي هر مرحله از آزمايش به حجم يك ليتر بود. كليه آزمايش‌ها در رآكتور استيل ضدزنگ با جريان برگشتي انجام شد. زمان نمونه‌گيري براي كليه‌ي متغير يكسان بود. براي تعيين راندمان حذف آنتي‌بيوتيك سفيكسيم از دستگاه HPLC استفاده گرديد. فتوكاتاليست سنتز شده با استفاده از آناليزهاي SEM، XRD، VSM مورد ارزيابي قرار گرفت. يافته ها: نتايج آناليز مشخصات فيزيكي نشان داد كه نانو ساختار مغناطيسي هسته/پوسته TiO2 داراي اندازه متوسط nm 10 بوده است. فرآيند فتو كاتاليستي پرتوي فرابنفش و نانو ذرات Tio2 مغناطيسي با ساختار پوسته/هسته قادر به حذف 100% آلاينده سفيكسيم (غلظت mg/L 2 در مدت 25 دقيقه در 6=pH و با غلظت كاتاليست g/L 4) صورت گرفت. بررسي مدل‌هاي سنيتيكي نشان داد كه روند حذف فتوكاتاليستي سفيكسيم از مدل درجه اول پيروي مي‌كند. نتيجه گيري: نتايج اين پژوهش نشان داده است كه فرآيند فتو كاتاليستي پرتوي فرابنفش و نانو ذرات TiO2 مغناطيسي با ساختار پوسته/هسته به‌طور بسيار مؤثر مي‌تواند در حذف كامل سفيكسيم از محيط‌هاي آبي به كار رود.

Background & Objective: Antibiotics are considered among the pollutants in water environments with stable effects. This study aimed to investigate the efficiency of photocatalytic process using core–shell TiO2 under ultraviolet radiation for the removal of Cefixime antibiotic from aqueous solutions. Materials and methods: This study was conducted in an experimental-laboratory scale. The effect of factors such as pH (5, 6, 7, 8 and 9), initial concentrations of Cefixime (2-10 mg/L) and concentrations of catalyst (0.5-5 g/L) was surveyed. Sample volume for every step of the experiments was 1000 ml. A batch stainless steel 3L photo catalytic reactor was designed. The synthesized catalyst was characterized by SEM ، XRD and VSM Methods. Results: Physical characteristics of the Fe3O4/SiO2/TiO2 revealed that the catalyst particles had the average size of 10 nm. The photocatalytic degradation of Cefixime with UV+ Fe3O4/SiO2/TiO2 in the optimal condition was 100% (pH =6, retention time= 25 min, Cefixime concenteration= 2 mg/L catalyst dosage= 4 g/L). Synthetic models showed that the process of photocatalytic removal of Cefixime followed the first-order model. Conclusion: The results of this study suggested that UV+ Fe3O4/SiO2/TiO2 process is very effective method for the complete removal of Cefixime antibiotic from aqueous solutions.