بررسی کارایی حذف آنتی بیوتیک مترونیدازول از محلول های آبی با استفاده از فرآیند کاتالیزوری ازن زنی کربن فعال اصلاح شده با ZnO

سابقه و هدف: وجود آنتی بیوتیک ها در محیط زیست، حتی در غلظت های کم منجر به توسعه پاتوژن های مقاوم به آنتی بیوتیک می شود که به طور بالقوه عملکرد اکوسیستم و سلامت انسان را تهدید می نمایند. با توجه به جذب ضعیف این مواد توسط انسانها و حیوانات، اکثرا به صورت ترکیبات فعال و متابولیزه نشده به فاضلاب خانگی دفع می شوند و در نهایت منجر به آلودگی محیط زیست و منابع آبی می گردند. بنابراین حذف این آلاینده های نوظهور از آبهای آلوده و به حداقل رساندن خطرات زیست محیطی آنها ضروری است. روش های زیادی برای حذف آلاینده های دارویی خصوصا آنتی بیوتیک ها استفاده شده که در این میان فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته به عنوان یکی از روش های موثر مورد توجه قرارگرفته است. این مطالعه با هدف بررسی کارایی فرایند ازن زنی کاتالیزوری با کربن فعال اصلاح شده با ZnO در حذف مترونیدازول از محلول های آبی انجام گرفته است. روش بررسی: پژوهش حاضر، یک مطالعه تجربی بوده که در مقیاس آزمایشگاهی و در دمای محیط انجام گرفته است. در این تحقیق ابتدا ریخت شناسی و دیگر خصوصیات کاتالیست تولید شده با استفاده از دستگاه های میکروسکوپ الکترونی (SEM)، اسپکتروفوتومتری تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) و پراش پرتوی ایکس (XRD) مشخصه یابی شد و سپس آزمایشات اکسیداسیون پیشرفته ازن زنی کاتالیزوری صورت گرفت. برای این منظور، تاثیر فاکتورهای pH(3، 5، 7، 11)، غلظت اولیه آلاینده (10 تا 30 میلی گرم بر لیتر)، زمان واکنش (2 تا 100 دقیقه)، دوز کاتالیزور (2/0 تا 5/2 گرم بر لیتر) مشخص شد. در نهایت تغییرات غلظت مترونیدازول توسط دستگاه اسپکتروفتومتر تعیین شد و سینتیک سرعت واکنش نیز محاسبه گردید. یافته ها: نتایج نشان داد کاتالیست مورد نظر به درستی سنتز گردیده است و مهمترین گروه های عاملی موجود در آن گروه های فنلی و آروماتیک می باشد. همچنین با کاهش دوز نانوکاتالیست و غلظت اولیه آلاینده، درصد حذف افزایش می یابد. در شرایط بهینه، pH برابر با 7، دوز کاتالیزور بهینه برابر با 2 گرم بر لیتر و زمان بهینه برابر با 60 دقیقه بیشترین درصد حذف 83% به دست آمد. سنتیک سرعت واکنش تخریب مترونیدازول در پژوهش حاضر، از معادله شبه درجه اول (0.99R2> ) تبعیت کرده و نرخ ثابت تخریب این واکنش /min1 0.0423 به دست آمد. نتیجه گیری: بر اساس نتایج به دست آمده در مطالعه حاضر، میتوان نتیجه گرفت که کربن فعال پوشش داده شده با ZnO در فرایند ازن زنی کاتالیزوری جهت حذف مترونیدازول از محیط های آبی در مقایسه با ازن زنی به تنهایی کارایی مناسبی را دارد و با توجه به دسترسی آسان به مواد اولیه، کاربرد این کاتالیزور در فرایند ازن زنی به منظور افزایش راندمان و تسریع واکنش تجزیه مترونیدازول و ترکیبات مشابه توصیه می گردد.

کلیدواژه ها:

ازن زنی ، کربن فعال ، ZnO ، مترونیدازول ، محلول آبی