عنوان مقاله :
بهينه‌سازي و مدل‌سازي حذف آنتي‌بيوتيك تتراسايكلين با استفاده از نانوكاتاليست TiO2/N/S در حضور نور مرئي در محلول‌هاي آبي
عنوان به زبان ديگر :
Optimization and Modeling of Tetracycline Antibiotic Removal Using TiO2/N/S Nanocatalyst in the Presence of Visible Light in Aqueous Solutions
پديد آورندگان :
سادات، عبدالمحمد دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران شمال - گروه مهندسي محيط زيست، تهران، ايران , سليمي، ليدا دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران شمال - گروه مهندسي محيط زيست، تهران، ايران , غفوريان،حسين دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران شمال - گروه شيمي دريا، تهران، ايران , يادگاريان حاجي‌آبادي، ليندا دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران شمال - گروه حفاظت از محيط زيست دريايي و آلودگي، تهران، ايران , ساداتي پور، محمدتقي دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران شمال - گروه ژئومحيط زيست دريايي، تهران، ايران
كليدواژه :
حذف تتراسايكلين , كاتاليست , مطالعه سينتيك , فرايند فتوكاتاليستي , نور مرئي
چكيده فارسي :
امروزه توليد پساب‌هاي حاوي تركيبات دارويي، از جمله تتراسايكلين‌ها يكي از تهديدات عمده محيط زيست و به خطر افتادن سلامتي انسان مي‌باشند. بر اين اساس، نياز به يك سيستم كارآمد براي حذف اين تركيبات از محيط‌هاي آبي احساس مي‌شود. لذا هدف از اين تحقيق بهينه‌سازي و مدل‌سازي حذف آنتي‌بيوتيك تتراسايكلين با استفاده از نانوكاتاليست TiO2/N/S در حضور نور مرئي در محلول‌هاي آبي بود.
روش بررسي: در اين مطلعه تجربي كه در سال 1398 انجام شد، ابتدا نسبت به سنتز نانوكاتاليست با روش سل‌ـ ژل اقدام و سپس مشخصات آن با استفاده از آناليزهاي SEM، XRD ، EDS و BET مورد بررسي قرار گرفت. در مرحله دوم، با تغيير شرايط واكنش از قبيل تغيير دوز فتوكاتاليست سنتز شده(1ـ2/0)گرم در ليتر، غلظت تتراسايكلين(50ـ1)ميلي‌گرم در ليتر، زمان واكنش(90ـ2)دقيقه و pH محلول(10ـ2) و با تابش نور مرئي جهت حذف تتراسايكلين از پساب سنتتيك و تأثير اين متغيرها بر روي عملكرد فرايند به روش سطح پاسخ و با متدCCD و تعيين شرايط بهينه، بررسي سينتيك واكنش، ميزان معدني شدن تتراسايكلين و عملكرد فتوكاتاليست در تصفيه فاضلاب واقعي مورد ارزيابي قرار گرفت. تعيين ميزان تتراسايكلين به روش فاز معكوس كروماتوگرافي مايع با كارايي بالا (HPLC) انجام شد. داده‌هاي جمع‌آوري شده با استفاده از آزمون آماري آناليز واريانس تجزيه و تحليل شدند.
يافته‌ها: حداكثر راندمان حذف تتراسايكلين با اين فرآيند در شرايط بهينه با pH برابر 6 و زمان 56 دقيقه و غلظت تتراسايكلين 13 ميلي‌گرم در ليتر و مقدار كاتاليست 2/1 گرم بر ليتر 77 درصد بود. راندمان معدني شدن آنتي‌بيوتيك تتراسايكلين در شرايط بهينه 47 درصد و مطالعه سينتيك نشان داد كه داده‌ها به خوبي از مدل شبه درجه اول پيروي و اين فرآيند تتراسايكلين را در فاضلاب بيمارستان امام سجاد(ع) ياسوج 72 درصد حذف كند.
نتيجه‌گيري: نتايج نشان داد كه كارايي فرايند فوتوكاتاليستيTiO2/N/S در معرض تابش نور مرئي در حذف تتراسايكلين به دليل عدم توليد محصولات جانبي و هم‌چنين محصولات نهايي معدني(دي اكسيد كربن و آب) به عنوان يك فرآيند مطلوب مي‌باشد.
چكيده لاتين :
Background & aim: Today, the production of effluents containing medicinal compounds, including tetracyclines, is one of the major threats to the environment and endanger human health. Accordingly, the need for an efficient system to remove these compounds from aquatic environments is felt. Therefore, the aim of this study was to optimize and model the removal of tetracycline antibiotics using TiO2 / N / S nanocatalyst in the presence of visible light in aqueous solutions.
Methods: In this experimental study conducted in 2019, nanocatalyst was synthesized by sol-gel method and then its characteristics were analyzed using SEM, XRD, EDS and BET analyzes. Secondly, by changing the reaction conditions such as changing the synthesized photocatalyst dose (0.1-2) g/l, antibiotic concentration (1-50) mg/l, reaction time (2-90) minutes and solution pH (2-10) and by visible light irradiation to remove tetracycline from synthetic effluent and the effect of these variables on process performance by response surface method and CCD method and determination of optimal conditions, investigation of reaction kinetics, tetracycline mineralization and photocatalyst performance in real wastewater treatment Was evaluated. Tetracycline was determined by reverse phase high performance liquid chromatography (HPLC). The collected data were analyzed using analysis of variance.
Results: The software has proposed a complete quadratic model as the best model, based on ANOVA analysis of variance. The maximum removal efficiency of tetracycline with this process in optimal conditions with a pH of 6 and a time of 56 minutes and a concentration of tetracycline of 13 mg/l was the catalyst value of 1.2 g/l was 77%. The mineralization efficiency of tetracycline antibiotics under optimal conditions was 47% and the kinetic study presented that the data followed the quasi-first-order model well and eliminate the tetracycline process in the wastewater of Imam Sajjad Hospital of Yasuj by 72%.
Conclusion: The results indicated that the efficiency of TiO2/N/S photocatalytic process exposed to visible light radiation in the removal of tetracycline due to lack of by-products as well as mineral end products (carbon dioxide and water) as a desirable process.
عنوان نشريه :
ارمغان دانش
