حذف فوتوکاتالیستی آنتی بیوتیک مترونیدازول، با استفاده از نانوکاتالیست مغناطیسی TiO۲ (Fe۳O۴@SiO۲@TiO۲) : سنتز، تعیین مشخصات، و پارامتر های بهره برداری

سابقه و هدف: فرایند فوتوکاتالیستی با استفاده از TiO۲، یک روش شناخته شده برای حذف آلاینده های آب است. اما اندازه کوچک ذرات TiO۲ و در نتیجه مشکل جداسازی آن بعد از تصفیه، مانع تجاری سازی آن می گردد. هدف از این مطالعه سنتز نانوذرات مغناطیسی Fe۳O۴@SiO۲@TiO۲ و بررسی کارایی آن در حذف آنتی بیوتیک مترونیدازول (MNZ) از محلول های آبی می باشد. مواد و روش ها: در این مطالعه کاربردی، پس از سنتز نانو ذرات به روش سل- ژل، ویژگی های آن از طریق آنالیزهای SEM، XRD، VSM و BET تعیین گردید. تاثیر پارامترهای بهره برداری شامل دوز کاتالیست، pH و غلظت اولیه مترونیدازول بر راندمان حذف،آزمایش و درجه واکنش و سینتیک حذف، به همراه قابلیت بازیابی کاتالیست در فاز بهینه مورد بررسی قرار گرفت. در انتها، مقایسه بین روش های جذب، فوتولیز مستقیم، کاربرد کاتالیست تجاری Degussa P۲۵TiO۲ و کاتالیست Fe۳O۴@SiO۲@TiO۲ انجام گرفت و نتایج مورد مقایسه قرار گرفت. یافته ها: نتایج آنالیزها نشان داد کاتالیست سنتز شده ویژگی های سوپر پارامغناطیسی خوبی از خود نشان می دهد. شرایط بهینه برای حذف مترونیدازول در دوز کاتالیست برابر با g/L ۵/۱، ۸=pH و غلظت اولیه MNZ برابر با mg/L ۴۰ در زمان ۱۸۰ دقیقه تابش UV، به دست آمد. مطالعات سینتیکی نشان داد حذف فوتوکاتالیستی MNZ از واکنش شبه درجه اول (۹۹۱۲/۰=R۲ ) و مدل لانگمویر- هینشلوود (۹۹۹۷/۰= R۲ ) پیروی می کند. استنتاج: با توجه به نتایج به دست آمده، نانوذرات Fe۳O۴@SiO۲@TiO۲ به اندازه کاتالیست تجاری Degussa P۲۵ TiO۲ در حذف آنتی بیوتیک مترونیدازول موثر می باشد (۰۵/۰ > p) و با درنظر گرفتن سادگی جداسازی آن در یک میدان مغناطیسی خارجی و قابلیت استفاده مجدد از آن، نانوذرات Fe۳O۴@SiO۲@TiO۲ می تواند به عنوان جایگزین مناسبی برای TiO۲ P۲۵ Degussa مورد توجه قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

photocatalysis ، titanium dioxide ، magnetic nanoparticles ، Metronidazole ، فوتوکاتالیز ، دی اکسید تیتانیوم ، نانو ذرات مغناطیسی ، مترونیدازول