|
" ارزیابی کارایی فرایند فتوکاتالیستی g-C3N4/Fe3O4 در حذف آنتی‌بیوتیک اکسی‌تتراسایکلین (OTC) از محیط‌های آبی "
کورش محمودی
علی اسرافیلی دیزجی
روشنک رضایی کلانتری
| عنوان اصلي
|
:
|
ارزیابی کارایی فرایند فتوکاتالیستی g-C3N4/Fe3O4 در حذف آنتی‌بیوتیک اکسی‌تتراسایکلین (OTC) از محیط‌های آبی
|
| عنوان اصلي به زبان ديگر
|
:
|
Evaluation of the Effectiveness of g-C3N4/Fe3O4 Based Photocatalytic Process in Removal of Oxytetracycline Antibiotic from Aqueous Solutions
|
| نام نخستين پديدآور
|
:
|
کورش محمودی
|
| استاد راهنما
|
:
|
علی اسرافیلی دیزجی
|
| استاد مشاور
|
:
|
روشنک رضایی کلانتری
|
| استاد مشاور
|
:
|
مهدی فرزادکیا
|
| نام مرکز
|
:
|
دانشکده بهداشت
|
| نوع مدرک
|
:
|
پایان نامه فارسی
|
| شماره رکورد
|
:
|
713400
|
| شماره مدرک
|
:
|
۱۱۳۰۱۱۲پ
|
| زبان مدرک
|
:
|
فارسی
|
| زبان اثر اصلي
|
:
|
فارسی
|
| سرشناسه
|
:
|
پایان نامه نویس محمودی، کوروش
|
| صفحه شمار
|
:
|
۱۶۳ص.
|
| مقطع تحصیلی
|
:
|
کارشناسی ارشد
|
| رشته تحصیلی
|
:
|
مهندسی بهداشت محیط
|
| تاریخ دفاع
|
:
|
۱۴۰۲
|
| دانشگاه/ دانشکده
|
:
|
علوم پزشکی ایران
|
| موضوع
|
:
|
آنتی بیوتیک‌های تتراسایکلین
|
|
|
:
|
Antibiotiecs, Tetracycline
|
|
|
:
|
آب
|
|
|
:
|
Water
|
| شناسه افزوده
|
:
|
استاد راهنمااسرافیلی دیزجی، علی
|
|
|
:
|
، استاد مشاوررضایی کلانتری، روشنک
|
|
|
:
|
، استاد مشاورفرزادکیا، مهدی
|
| چکيده
|
:
|
مقدمه: باقی‌مانده‌ی مواد دارو‌یی در محیط زیست، جزو آلاینده‌های نوظهور بوده که سلامت انسان را تهدید می‌کند. تتراسایکلین‌ها از شایع‌ترین گروه‌های آنتی‌بیوتیکی به لحاظ تولید و مصرف در جهان بشمار می‌آیند و اکسی‌تتراسایکلین پر‌مصرف‌ترین داروی این گروه می‌باشد. نانوکامپوزیت g-C3N4/Fe3O4 با کارایی بالای فتوکاتالیستی، دارای عملکردی مناسب در تصفیه‌ی آب و فاضلاب است. بنابراین در مطالعه‌ی حاضر از این نانوکامپوزیت به منظور حذف آنتی‌بیوتیک اکسی‌تتراسایکلین از محیط آبی استفاده شده است.روش کار: این مطالعه از نوع تجربی و کاربردی- بنیادی می‌باشد. در این پژوهش نانوکامپوزیت g-C3N4/Fe3O4 با استفاده از روش هیدروترمال سنتز و برای تعیین مشخصات فیزیکو شیمیایی نانوکامپوزیت سنتز شده، از آزمون‌های XRD،FESEM ، EDAX، FT-IR و VSM استفاده شد. تاثیر پارامترهای بهره¬برداری شامل: pH اولیه‌ی محلول (3، 5، 7، 9 و11)، دوز نانوکامپوزیت (2/0، 5/0، 7/0 و 1 گرم در لیتر)، سرعت همزن (بدون همزدن، 50، 100 و 150 دور در دقیقه)، غلظت اولیه اکسی‌تتراسایکلین (5، 10، 20، 30و50 میلی‌گرم در لیتر) و زمان تماس (0، 5، 10، 20، 30، 60، 90 و 120 دقیقه) در محلول‌های آبی تحت تابش پرتو-های UV و مرئی انجام شد. اثر سه رادیکال خوار ترت بوتانول، بنزوکینون و پتاسیم یدید بر انجام آزمایش برای تعیین رادیکال اصلی کنترل کننده‌ی واکنش، سنجش گردید. همچنین قابلیت استفاده‌ی مجدد از نانوکامپوزیت، سینیتیک واکنش، معدنی‌سازی مواد توسط آزمون‌های TOC وCOD و کارایی فرایند در نمونههای حقیقی تحت شرایط بهینه آزمایشگاهی انجام گرفت.یافته‌ها: در فرایند فتوکاتالیستی تحت شرایط بهینه (pH برابر با 7، دوز نانوکاتالیست 7/0 گرم در لیتر، سرعت اختلاط 100 دور در دقیقه، غلظت اکسی‌تتراسایکلین 5 میلی گرم در لیتر)، 8/99 درصد اکسی‌تتراسایکلین توسط فرایند فتوکاتالیستی g-C3N4/Fe3O4 حذف شد. در حضور رادیکال‌خوار ترت بوتانول کمترین راندمان حذف اکسی‌تتراسایکلین مشاهده شد و رادیکال هیدروکسیل )◦(OH به‌عنوان رادیکال اصلی کنترل‌کننده‌ی واکنش به‌دست آمد. پس از استفاده‌ی توام طی چهار چرخه متوالی از نانوکامپوزیت، کارایی آن در فرایند فتوکاتالیستی 5/95 درصد بوده و کاهش راندمان بسیار ناچیز می‌باشد. یافته‌ها نشان داد که فرایند حذف فتوکاتالیستی اکسی‌تتراسایکلین با ضریب رگرسیون (R²) 9755/0، از مدل سینتیکی درجه اول تبعیت می‌کند. داده‌های آنالیز TOC وCOD ، به ترتیب 59 و 87 درصد میزان معدنی سازی اکسی‌تتراسایکلین را نشان دادند. همچنین نتایج نشان داد در تصفیه‌ی نمونههای حقیقی، غلظت اکسی‌تتراسایکلین 79 درصد در آب شرب کاهش داشته است.نتیجه‌گیری: در مجموع می‌توان نتیجه گرفت، فرایند فتوکاتالیستی g-C3N4/Fe3O4 عملکرد بسیار موثری در حذف آنتی‌بیوتیک اکسی‌تتراسایکلین از محلول‌های آبی دارد و می‌تواند به‌عنوان یک روش کارآمد و امیدوار کننده برای تصفیه سایر آلاینده‌های آلی در آب و فاضلاب مورد توجه قرار گیرد.کلمات کلیدی: فتوکاتالیست، g-C3N4/Fe3O4، اکسی‌تتراسایکلین، محیط‌های آبی
|
| چکيده
|
:
|
Introduction: Residues of pharmaceuticals in the environment are among the emerging pollutants that threaten human health. Tetracyclines are among the most common antibiotics in terms of production and consumption in the world, and oxytetracycline is the most widely used drug in this group. g-C3N4/Fe3O4 nanocomposite with a high photocatalytic activity has a suitable performance in water and wastewater treatment. Therefore, in the present study, this nanocomposite was used to remove oxytetracycline from an aqueous environment.Material & Methods: This study is applied-fundamental which has been performed experimentally. In this research, g-C3N4/Fe3O4 nanocomposite was synthesized using hydrothermal method. Different tests including XRD, FESEM, EDAX, FT-IR and VSM were used to determine the physicochemical characteristics of the synthesized nanocomposite. The effect of operating parameters including initial pH of the solution (3, 5, 7, 9 and 11), nanocomposite dose (0.2, 0.5, 0.7 and 1 g/liter), stirring speed (without stirring, 50, 100 and 150 rpm), initial concentration of oxytetracycline (5, 10, 20, 30 and 50 mg/liter) and contact time (0, 5, 10, 20, 30, 60, 90 and 120 minutes) were investigated in an aqueous solution under UV and visible rays. The effects of three scavenging radicals including tert-butanol, benzoquinone, and potassium iodide was investigated to determine the main radical controlling the reaction. Besides, the reusability of the nanocomposite, reaction kinetics, mineralization (via TOC and COD tests) and process efficiency were investigated in real samples under optimum conditions.Results: In the photocatalytic process under optimal conditions (pH=7, nanocatalyst dose= 0.7 g/L, mixing speed= 100 rpm, and oxytetracycline concentration= 5 mg/L), 99.8% of oxytetracycline was removed by the photocatalytic process. The lowest removal efficiency of oxytetracycline was observed in the presence of tert-butanol radical scavenger, and hydroxyl radical (OH) was determined as the main radical controlling the reaction. After using the nanocomposite for four consecutive cycles, its efficiency in the photocatalytic process was obtained 95.5% and the decrease in efficiency was negligible. The findings showed that the photocatalytic removal process of oxytetracycline follows a first-order kinetic model with a regression coefficient (R²) of 0.9755. TOC and COD analyses data showed 59 and 87% of oxytetracycline mineralization, respectively. Besides, the results showed that during purification of the real samples, the concentration of oxytetracycline decreased by 79% in drinking water.Conclusion: Overall, it can be concluded that the photocatalytic process using g-C3N4/Fe3O4 has a very good performance in removing the oxytetracycline antibiotic from aqueous solutions and can be considered as an efficient and promising method for treatment of other organic pollutants existing in water and wastewater.Keywords: Photocatalyst, g-C3N4/Fe3O4, Oxytetracycline, Aqueous solutions
|
| |