سنتز و بررسی کارائی نانوذرات مغناطیسی FeNi۳ به تنهایی و توآم با پراکسید هیدروژن در حذف آنتی بیوتیک مترونیدازول در محیط های آبی

سابقه و هدف: در دهه اخیر حضور آلاینده ها در منابع آبی به عنوان تهدیدی جدی برای محیط زیست مطرح شده و نگرانی جهانی را برانگیخته است. ترکیبات دارویی یکی از انواع این آلاینده ها به شمار می روند. این پژوهش یک مطالعه ی تجربی بوده که در مقیاس آزمایشگاهی و در دمای محیط با هدف سنتز و بررسی کارایی نانوذرات مغناطیسی FeNi۳ به تنهایی و توام با پراکسید هیدروژن در حذف آنتی بیوتیک مترونیدازول از محیط های آبی صورت گرفته است.مواد و روش ها: در تحقیق حاضر ابتدا نانوذرات مغناطیسی FeNi۳ به روش Co-precipitation سنتز گردید و خصوصیات آن با استفاده از تکنیک های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، اسپکتروفوتومتری تبدیل فوریه مادون (FTIR)، مغناطیس سنج با نمونه نوسانی (VSM) مشخصه یابی شد یافته ها: عوامل موثر بر حذف مترونیدازول توسط جاذب مغناطیسی مورد نظر شامل پارامترهایی از قبیل pH (۳،۵،۷،۹،۱۱)، دوز نانوذره (۰.۱-۰.۰۰۵گرم بر لیتر)، غلظت اولیه مترونیدازول (۱۰-۳۰میلی گرم بر لیتر)، زمان تماس(۵تا۱۸۰دقیقه) و غلظت پراکسید هیدروژن ۵۰-۲۰۰میلی گرم بر لیتر می باشد. نتایج به کمک دستگاه (Spectrophotometer UV/Vis T۸۰+) قرائت گردید و نشان داد که با افزایش دوز نانوکاتالیست سنتز شده از ۰/۰۰۵-۰/۱گرم بر لیتر درصد حذف آلاینده ارتقا می یابد. همچنین با افزایش غلظت مترونیدازول از ۱۰-۳۰ میلی گرم بر لیتر درصد حذف، کاهش چشمگیری یافت و به دلیل مهار (scavenger) رادیکال هیدروکسیل با افزایش غلظت H۲O۲ از ۵۰ به ۲۰۰ میلی گرم بر لیتر درصد حذف مترونیدازول کاهش پیدا نمود. لذا شرایط بهینه برای فرآیند حذف مترونیدازول با استفاده از نانو ذرات مغناطیسی FeNi۳ در ۳pH=، دوز نانوذره g/L ۱/۰، غلظت پراکسید هیدروژن mg/L ۱۵۰ و در زمان ۱۸۰دقیقه حاصل شد به طوریکه درصد حذف آلاینده درغلظت های ۱۰،۱۵، ۲۰، ۲۵، ۳۰ میلی گرم برلیتر به ترتیب ۱۰۰، ۹۷/۳۸، ۹۳/۳، ۸۲/۲۱، ۷۷/۷ بدست آمد. همچنین، سنتیک سرعت تخریب مترونیدازول، از معادله شبه درجه اول (۰.۹R۲>) تبعیت کرده و نرخ ثابت تخریب این واکنش برای min-۱ ۰.۰۰۹۶ به دست آمد. به علاوه در این مطالعه میزان کارایی و استفاده مجدد از نانوکامپوزیت مغناطیسی سنتز شده در حذف مترونیدازول مورد بررسی قرار گرفت. یافته ها گویای آنند که بعد از ۴ سیکل کارایی این نانوکاتالیست، کاهش قابل ملاحظه ای نداشته به طوری که راندمان حذف از اولین سیکل تا آخرین سیکل حدود ۴.۲۳% کاهش را نشان داد.نتیجه گیری: در نهایت براساس داده های پژوهش حاضر میتوان نتیجه گرفت که نانوذرات مغناطیسی FeNi۳ درحضور پراکسید هیدروژن در سیستم فنتون جهت حذف مترونیدازول کارایی مناسبی دارد.

Keywords:

مترونیدازول , جذب , سینتیک , نانوذرات مغناطیسی