تهيه نانوچندسازه هاي سه جزئي آهن صفرظرفيتي-هگزافريت استرانسيم-گرافن براي حذف پادزيست سفترياكسون از محلول آبي و بهينه‌سازي شرايط با طراحي باكس بنكن

Synthesis of three-component nanocomposite zero-valent iron-strontium hexaferrite-graphene for the removal of ceftriaxone antibiotic from aqueous solution and optimization of conditions using Box Behnken design

در اين مطالعه، براي نخستين بار، نانوچندسازه آهن صفر ظرفيتي-هگزافريت استرانسيم-گرافن تهيه شد و به عنوان جاذبي براي حذف دارو سفترياكسون از محيط آبي بررسي شد. جاذبهاي تهيهشده با ميكروسكوپ الكتروني پويشي (SEM)، طيف­ سنجي فروسرخ تبديل فوريه (FTIR) و پراش پرتو ايكس (XRD) شناسايي شدند. روش سطح پاسخ (RSM) مبتني بر طراحي باكس بنكن (BBD) براي به­ دست آوردن شرايط بهينه آزمايشگاهي بهكارگرفته شد. بر اين پايه، تاثير عاملهايي مانند مقدار جاذب (0/050 تا 0/15 گرم بر ليتر)، pH (5 تا 9) و غلظت اوليه سفترياكسون (5 تا 15 ميليگرم بر ليتر) بر بازده حذف دارو از آب بررسي شد. يك مدل رياضي براي پيش بيني عملكرد حذف دارو مورد مطالعه قرار گرفت. اهميت و كفايت مدل با تحليل وردايي (ANOVA) بررسي شد. نتيجه­ها نشان داد كه مدل چند جمله اي درجه دوم يك مدل مناسب و كارآمد براي حذف آلاينده موردنظر از محيط آبي است. سرانجام، طراحي باكس بنكن پيش بيني كرد كه مقدار جاذب 15/0 گرم بر ليتر، pH برابر با 5، غلظت اوليه دارو 10 ميليگرم بر ليتر با بازده 99 %، بهترين شرايط براي حذف داروي سفترياكسون از محلول آبي است.

In this study, for the first time, zero-valent iron - strontium hexaferrite-graphene nanocomposite was synthesized and it was investigated as an adsorbent for removing ceftriaxone drug from aqueous solution. Synthesized adsorbents were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and X-ray diffraction (XRD). Response Surface Methodology (RSM) based on Box–Behnken Design (BBD) were used to achieve the optimal experimental conditions. Accordingly, the effects of parameters such as adsorbent dosage (0.05-0.15 g L-1), pH (5-9), and initial concentration of ceftriaxone (5-15 mg L-1) on removal efficiency were investigated. A mathematical model was surveyed to predict the performance of drug removal. The results indicated that the second-order polynomial model is an efficient model for the removal of the intended drug. Finally, the Box–Behnken Design predicted that the adsorbent dosage of 0.15 g L-1, pH =5, and the initial drug concentration of 10 mg L-1 with 99% efficiency was the best condition for the removal of ceftriaxone from the aqueous solution.