بررسی کارایی حذف آموکسی سیلین از محلول های آبی با استفاده از فرآیند US/PS/CuOFe3O4

خلاصه فارسی

زمینه و هدف: آنتی‌بیوتیک‌ها از نظر مصرف، وسعت جهاني داشته و پس از استفاده به طرق مختلف وارد منابع آبي می‌شوند. در سال‌های اخیر، نگرانی‌های جهانی در مورد تأثیر بالقوه باقیمانده‌های آنتی‌بیوتیک بر محیط‌زیست افزایش‌یافته است. حضور این ترکیبات در محیط نگرانی‌هایی در مورد سمیت برای موجودات آبزی و همچنین ظهور باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک را ایجاد کرده است. بنابراین تلاش های زیادی جهت حذف این آلاینده ها توسط محققین مختلف انجام گرفته است. ازاین‌رو هدف اين پژوهش، بررسي کارایی حذف آموکسی سیلین از محلول های آبی با استفاده از فرآیند US/PS/CuO@Fe3O4 بود. مواد و روش‌ها: اين مطالعه به‌صورت تجربي و در مقياس آزمايشگاهي در سيستم بسته انجام گرفت. ساختار و مرفولوژی CuO@Fe3O4 با استفاده از تکنیک های BET،VSM، XRD، FE-SEM وFTIR بررسی شد. آزمایش ها بر اساس طرح آماری باکس بنکن با پنج پارامتر ورودی از قبیل زمان واکنش، pH، غلظت پرسولفات، مقدار CuO@Fe3O4و غلظت اولیه آموکسی سیلین در سه سطح مورد ارزیابی قرار گرفت. سینتیک فرآیند در غلظت های مختلف برای ارزیابی فرآیند اکسیداسیون مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌ها: آنالیزهای BET،VSM ، XRD، FE-SEM وFTIR ماهیت و ساختار CuO@Fe3O4 را تائید کردند. با توجه به تجزیه و تحلیل وارایانس (ANOVA) و مدل درجه دوم پیشنهادی، pH و غلظت آنتی بیوتیک به عنوان مهم‌ترین پارامترها در کارایی فرآیند اکسیداسیون شناخته شدند. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش مقدار CuO@Fe3O4و زمان تماس، بازده حذف آموکسی سیلین افزایش یافته و با افزایش غلظت اولیه آموکسی سیلین و pH کاهش می¬یابد. در شرایط بهینه پارامترهای مورد بررسی شامل 3/3=pH، زمان تماس 60 دقیقه، غلظت اولیه آموکسی سیلینmg/L 13، مقدار پرسولفات 0/67 و مقدار CuO@Fe3O4 برابر با 0/7 گرم در لیتر بالاترین کارایی بدست آمد. نتیجه‌گیری: براساس نتایج بدست آمده فرآیند مورد بررسی را می توان به عنوان روشی مناسب برای از بین بردن ترکیبات آلی مقاوم از جمله آنتی بیوتیک ها استفاده کرد. با توجه به تجزیه و تحلیل وارایانس (ANOVA) و مدل درجه دوم پیشنهادی، مقدار CuO@Fe3O4 و زمان تماس به عنوان مهمترین پارامتر مثبت و pH و غلظت آموکسی سیلین ، به عنوان مهمترین پارامتر منفی در کارایی فرآیند اکسیداسیون آموکسی سیلین شناخته می شوند. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش مقدار CuO@Fe3O4و زمان تماس، بازده حذف آموکسی سیلین افزایش یافته و با افزایش غلظت اولیه آموکسی سیلین و pH کاهش می یابد. تخریب آموکسی سیلین از نوع سینتیک شبه مرتبه اول است. نتایج این تحقیق نشان داد که فرآیند US/PS/CuO@Fe3O4 قابلیت خوبی در حذف آموکسی سیلین از محلول‌های آبی دارد و می‌توان به عنوان یک گزینه مناسب جهت حذف این آلاینده به آن توجه کرد.

عنوان انگليسی

“Investigating the removal efficiency of amoxicillin from aqueous solutions using the US/PS/CuOFe3O4 process”

خلاصه انگلیسی

Background and Objectives: Antibiotics have spread usage in terms of consumption around the world and were entered into water resources in different ways after use. In recent years, global concerns about the potential impact of antibiotic residues on the environment have increased. The presence of these compounds in the environment has raised concerns about toxicity to aquatic organisms as well as the emergence of antibiotic-resistant bacteria. Therefore, many efforts have been made to remove these pollutants by various researchers. Therefore, the aim of this research was to investigate the removal efficiency of amoxicillin from aqueous solutions using the US/PS/CuO@Fe3O4 process. Materials and methods: This study was conducted experimentally in a bench scale condition in a batch system. The structure and morphology of CuO@Fe3O4 were investigated using BET, VSM, XRD, FE-SEM, and FTIR techniques. The experiments were evaluated based on the statistical design of Benken's box with five input parameters such as reaction time, pH, persulfate concentration, amount of CuO@Fe3O4, and initial concentration of amoxicillin at three levels. The kinetics of the process at different concentrations was investigated to evaluate the oxidation process. Findings: BET, VSM, XRD, FE-SEM, and FTIR analyses confirmed the nature and structure of CuO@Fe3O4. According to the analysis of variance (ANOVA) and the proposed quadratic model, pH and antibiotic concentration were identified as the most critical parameters in the efficiency of the oxidation process. Also, the results showed that with an increasing amount of CuO@Fe3O4 and contact time, the amoxicillin removal efficiency increased and decreased with increasing amoxicillin initial concentration and pH. In the optimal conditions, the studied parameters include pH = 3, contact time 60 minutes, amoxicillin initial concentration 13 mg/L, amount of persulfate 0.67 g/L, and amount of CuO@Fe3O4 equal to 0.7 g/L, the highest efficiency was obtained. Conclusion: Based on the obtained results, the investigated process can be used as a suitable method to eliminate organic resistant compounds, including antibiotics. According to the analysis of variance (ANOVA) and the second-order model proposed, the amount of CuO@Fe3O4 and the contact time will be the most important positive parameters, and pH and concentration will be the most important negative parameters in the effective oxidation process of amoxicillin. Also, the results showed that with an increase in the amount of CuO@Fe3O4 and contact time, the removal efficiency of amoxicillin increased, and with an increase in the initial concentration of amoxicillin, the pH decreased. Degradation amoxicillin is first-order kinetics. The results of this research showed that the US/PS/CuO@Fe3O4 process has a good ability to remove amoxicillin from aqueous solutions and can be considered as a suitable option for removing this pollutant.

Document Downloads