بررسی کارایی فرآیند نانوفتوکاتالیستی Fe۳O۴@SiO۲ @TiO۲@rGO + UV+PS در حذف آنتی بیوتیک سفکسیم از محلول های آبی

زمینه و هدف: آنتی بیوتیک ها جزو آلاینده های زیست محیطی دارای اثرات پایدار بوده و پس از مصرف، به ندرت در بدن به طور کامل متابولیزه شده و ۹۰-۳۰ درصد آن ها از طریق ادرار و مدفوع دفع و وارد محیط می گردد. مطالعه حاضر با هدف ارزیابی تجزیه آلاینده سفیکسیم توسط فتوکاتالیست Fe۳O۴@SiO۲ @TiO۲@rGO +  UV در حضور پرسولفات (PS) از پساب سنتتیک انجام شد.           مواد و روش ها: فتوکاتالیست Fe۳O۴@SiO۲@TiO۲ (FS@T/rGO) به روش هم ترسیبی سنتز، و سپس بر روی اکسیدگرافن احیاء شده (rGO) تثبیت گردید. خصوصیات ساختاری فتوکاتالیست مغناطیسی با استفاده از تکنیک­های FESEM، XRD، TEM،  VSM، مورد ارزیابی قرار گرفت. تاثیر متغیرهایی مانند pH محلول، دوز کاتالیست، غلظت پرسولفات و غلظت اولیه آلاینده بر عملکرد فرآیند FS@T/rGO/PS/UV در تجزیه آلاینده سفیکسیم مورد بررسی قرار گرفت. پس از تعیین شرایط بهینه، تاثیر یون­های مداخله­گر و اسکاونجرها بر فرآیند و همچنین میزان بازیابی و استفاده مجدد از کاتالیست بررسی شد.   یافته ها: فتوکاتالیست سنتز شده دارای ویژ­گی­هایی از جمله خاصیت مغناطیسی بسیار عالی، ساختار کریستالی و نسبتا کروی در سایز نانو، خلوص بالا، خاصیت فتوکاتالیستی در هر دو محدوده فرابنفش و مرئی است. تحت شرایط بهینه (۷-۶.۵ pH = ، mM۲ = PS و دوز فتوکاتالیست= g/L۰.۱)، پس از گذشت ۶۰ دقیقه زمان اکسیداسیون، آنتی­بیوتیک سفیکسیم با غلظت mg/L۵۰ و TOC به ترتیب با راندمان >۹۸% و ۵۵.۷% حذف شدند. عملکرد فرآیند متاثر از حضور اسکاونجرهای آلی (TBA، NaN۳، KI و CH۳OH) و یون­های مداخله­گر (Cl-، SO۴-۲، NO۳- و CO۳-۲) بود؛ بطوری که راندمان تجزیه آلاینده در حضور اسکاونجرهای آلی و یون­های مداخله­گر کاهش یافت. گونه­های موثر واکنش شامل h⁺،۱O۲ ،OH•  وSO۴•⁻  در تجزیه سفیکسیم توسط فرآیند  فتوکاتالیستی در حضور PS بود. فتوکاتالیست سنتز شده قابلیت استفاده برای ۴ مرحله متوالی را داشت و در مرحله چهارم، سفیکسیم با راندمان برابر با ۷۰.۱ درصد تجزیه گردید. رفتار تجزیه فتوکاتالیستی آنتی­بیوتیک سفیکسیم در واحد زمان تابع مدل سینتیکی شبه درجه اول بود. نتیجه گیری: فرآیند فتوکاتالیستی FS@T/rGO/UV/PS با خصوصیاتی از جمله کارایی بالا در تجزیه آنتی­بیوتیک، قابلیت جداسازی آسان و سریع، قابلیت معدنی­ سازی آلاینده، تولید محصولات جانبی با ساختار مولکولی ساده و عملکرد مناسب بر روی نمونه فاضلاب واقعی می­تواند به عنوان یک روش مناسب جهت پس تصفیه فاضلاب صنعتی و همچنین پیش تصفیه به منظور کاهش بار آلی و افزایش تجزیه­پذیری زیستی مورد استفاده قرار گیرد.

Keywords:

Cefixime , Photocatalytic Process , Titanium Dioxide , Graphene Oxide , Persulfate , سفیکسیم , فرآیند فتوکاتالیستی , دی اکسید تیتانیوم , اکسیدگرافن , پرسولفات