حذف فتوكاتاليستي آنتي بيوتيك سفالكسين از محلول آبي با استفاده از نانوكامپوزيت Fe-TiO2/Ti3C2

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

كارشناسي ارشد

براساس ضرورتهاي نگهباني از محيط زيست و هدف تعريف شده اين پايان نامه، پژوهشي براي حذف فتوكاتاليستي محلول آبي آنت يبيوتيك سفالكسين انجام شد. در نخستين گام، مجموع هايي از كامپوزيتهاي د وجزئي آهن دوپ شده به تيتانيوم دي اكسيد، Fe-TiO2 ، و سه جزئي آهن دوپ شده به تيتانيويم دي اكسيد و مكسن، Fe-TiO2/Ti3C2 ، طراحي و به روش سل-ژل سنتز شدند و بر پايه بيشينه فعاليت فتوكاتاليستي كامپوزيتهاي سنتزي در كاهش آلايندگي محلول آبي حاوي داروي سفالكسين، نسبت اجزاء تشكيل دهنده آن، بهينه گرديدند. تعيين تركيب درصدهاي بهينه ازآهن سه ظرفيتي در كامپوزيت دوجزئي و هم چنين مكسن در كامپوزيت سه جزئي به ر وش غربالگري و با استفاده از آزمايش هاي اوليه فرآيند تخريب سفالكسين در شرايط عملياتي يكسان(غلظت سفالكسين 10mg/L ، غلظت نانوكاتاليست 1g/Lو pH محلول 4.5 و مدت زمان تابش 120 دقيقه) صورت گرفت كه درصدهاي وزني بهينه هر دو جزء آهن سه ظرفيتي و مكسن Ti3C2 برابر 5 بدست آمدند. ميزان تخريب سفالكسين با استفاده از كامپوزيتهاي دو و سه جزئي بهينه به ترتيب برابر 28 % و 8. 12 % گرديدند . با توجه به كاهش ميزان تخريب با استفاده از كامپوزيت سه جزئي بهينه نسبت به كامپوزيت دوجزئي بهينه، عملكرد كامپوزيت بهينه سه جزئي ، در تخريب فتوكاتاليستي رنگ Direct Red 16 مورد بررسي قرار گرفت كه در شرايط عملياتي يكسان با سفالكسين ميزان تخريب 2 / 69 % بدست آ مد. با مقايسه بازده هاي كامپوزيت سه جزئي بهينه در تخريب رنگ DR16 و سفالكسين، مشخص شد كه اين نانوكاتاليست براي كاهش فتوكاتاليستي سفالكسين كارا نيست. در ادامه به منظور تهيه يك كاتاليست موثر براي تخريب سفالكسين، از بيسموت اكسيد به دليل داشتن شكاف انرژي پايين و توانايي جذب بالا در نورمرئي استفاده گرديد و مجموعه ايي از كامپوزيت سه جزئي Fe-TiO2/Bi2O3 به روش سل-ژل سنتز شدند و به مانند دو كاتاليست ذكر شده پيشين، نسب تهاي اجزاء تشكيل دهنده آن بهينه گرديدند كه نسب تهاي وزني بهينه اجزاء +Fe3+/Ti4 و Bi2O3/TiO2 ، به ترتيب 3 و11 درصد تجربه شدند. ميزان تخريب سفالكسين با بكارگيري اين كاتاليست، در شرايط عملياتي (غلظت سفالكسين mg/L10 ، غلظت نانوكاتاليست g/L 1و pH محلول 5 / 4 و مدت زمان تابش 240 دقيقه)، برابر 2 / 54 % بدست آمد. آناليزهاي مشخصهيابي براي كاتاليست تيتانيوم دي اكسيد و 5wt%Fe-TiO2 و هر دوكامپوزيت 3 جزئي بهينه چند جزئي سنتز شده شامل FTIR ، XRD ، DRS ، SEM-FE و EDX به انجام رسيد. به منظور ارزيابي تاثير مشخصههاي عملياتي مختلف مشتمل بر )غلظت كاتاليست، غلظت سفالكسين و pH اوليه محلول( بر ميزان تخريب فتوكاتاليستي سفالكسين، طراحي آزمايش به روش رويه پاسخ براي كاتاليست بهينه Fe-TiO2/Bi2O3 انجام شد. با كاربرد پرتوهاي تابش نور مرئي (لامپ LED با توان W 50 و طول موج nm 400-395)، بيشترين فعاليت فتوكاتاليستي براي تخريب سفالكسين در شرايط عملياتي بهينه (غلظت سفالكسين mg/L 5، غلظت نانوكاتاليست g/L 1.5 و pH محلول 9 و مدت زمان تابش 240 دقيقه) معادل 4 / 73 %بدست آمد. تمام آزمايشها در دماي محيط ( 25 درجه سلسيوس) انجام شد. چنانچه بجاي نور مرئي از تابش فرابنفش با توان W 15 ، در شرايط عملياتي بهينه، از نانوكاتاليست بهينه سنتزي Fe-TiO2/Bi2O3 استفاده شود، بازده تخريب آلاينده سفالكسين 96 % بدست آمد.

221234

فرآيندهاي جداسازي

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان