دوره 13، شماره 3 - ( 9-1404 )
جلد 13 شماره 3 صفحات 308-298 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Noroozi R, Mohammadi Kalhori E, Zarrabi M. Photocatalytic degradation of tetracycline antibiotic using Cu-TiO2/CQD composite under visible light from aqueous media: synthesis, characterization and operation parameters. J Environ Health Eng 2025; 13 (3) :298-308
URL: http://jehe.abzums.ac.ir/article-1-1138-fa.html
URL: http://jehe.abzums.ac.ir/article-1-1138-fa.html
نوروزی رقیه، محمدی کلهری ابراهیم، ضرابی منصور. تخریب فتوکاتالیستی آنتی بیوتیک تتراسایکلین با استفاده از کامپوزیت Cu-TiO2/CQD تحت نور مرئی از محیط های آبی: سنتز، تعیین مشخصات و پارامترهای بهره برداری. مجله مهندسی بهداشت محیط. 1404; 13 (3) :298-308
1- استادیار گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی البرز، کرج، ایران & مرکز تحقیقات بهداشت، ایمنی و محیط، دانشگاه علوم پزشکی البرز، کرج، ایران ، dr.norozi@yahoo.com
2- مرکز تحقیقات بهداشت، ایمنی و محیط، دانشگاه علوم پزشکی البرز، کرج، ایران و مربی گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی البرز، کرج، ایران
3- استادیار گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی البرز، کرج، ایران و مرکز تحقیقات بهداشت، ایمنی و محیط، دانشگاه علوم پزشکی البرز، کرج، ایران
2- مرکز تحقیقات بهداشت، ایمنی و محیط، دانشگاه علوم پزشکی البرز، کرج، ایران و مربی گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی البرز، کرج، ایران
3- استادیار گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی البرز، کرج، ایران و مرکز تحقیقات بهداشت، ایمنی و محیط، دانشگاه علوم پزشکی البرز، کرج، ایران
چکیده: (24 مشاهده)
زمینه و هدف: آنتی بیوتیک ها به دلیل آبگریزی بالا، خاصیت تجمع پذیری بیولوژیکی و مقاوم بودن در برابر تجزیه زیستی به عنوان یکی از بحث برانگیزترین مسائل در حیطه محیط زیست مطرح شده است. اخیراً با اضافه کردن عامل خارجی به کاتالیست تیتانیوم (TiO2) انرژی باند گپ آن را کم کرده ، و مانع از بازترکیب مجدد الکترون ها می شوند. کامپوزیت ساخته شده تحت نور مرئی، با انرژی پایین قابل استفاده است. لذا هدف اصلی این پژوهش، بررسی حذف فتوکاتالیستی تتراسایکلین از محلولهای آبی با استفاده از کامپوزیت هیبریدی مس و کربن کوانتوم دات (CQD) داپ شده با TiO2 تحت تابش نور مرئی می باشد.
مواد و روشها: در سنتز کامپوزیت Cu-TiO2-CQD، ابتدا، کاتالیست Cu-TiO2 به روش سل ژل ساخته شده، و سپس کربن کوانتوم دات (CQD) بر روی آن نشانده شد. ویژگیهای فتوکاتالیست سنتز شده از طریق آنالیزهای FESEM، FTIR و XRD مشخص شد. راکتور مورد استفاده در این پژوهش از نوع Batch بود و تاثیر پارامترهای موثر بر فرآیند مانند pH، غلظت اولیه آنتی بیوتیک، دوز فتوکاتالیست، سینتیک واکنش و قابلیت بازیابی و استفاده مجدد از فتوکاتالیست مورد بررسی قرار گرفت.
یافته ها: نتایج حاصل از آنالیزهای FESEM، FTIR و XRD نشان داد که سنتز فتوکاتالیست Cu-TiO2-CQD موفقیت آمیز بود. بیشترین میزان حذف آنتی بیوتیک تتراسایکلین در غلظت برابر ۲۰mg/L و زمان تماس ۶۰ دقیقه، در pH=۷ و دوز فتوکاتالیست ۰/۸ گرم بر لیتر بالای %۹۹ حاصل شد. مقایسه داده های سینتیکی با مدل های شبه درجه اول و شبه درجه دوم نشان داد که مدل شبه درجه اول با تطابق بهتری (R2=۰/۹۹۷) فرآیند حذف تتراسایکلین را توصیف می کند. فتوکاتالیست سنتز شده قابلیت استفاده مجدد برای 6 چرخه متوالی را داشت و در مرحله ششم، تتراسایکلین با راندمان 93% تجزیه شد.
نتیجه گیری: بررسی ساختاری و شیمیایی فتوکاتالیست نشان داد که Cu-TiO2-CQD به خوبی سنتز شده است. فرآیند فتوکاتالیستی Cu-TiO2-CQD به دلیل قابلیت بازیابی خوب، فعالیت فتوکاتالیستی بالا می تواند به عنوان یک فرآیند موثر و کارآمد در تصفیه فاضلاب های حاوی آنتی بیوتیک و یا فاضلاب های صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.
مواد و روشها: در سنتز کامپوزیت Cu-TiO2-CQD، ابتدا، کاتالیست Cu-TiO2 به روش سل ژل ساخته شده، و سپس کربن کوانتوم دات (CQD) بر روی آن نشانده شد. ویژگیهای فتوکاتالیست سنتز شده از طریق آنالیزهای FESEM، FTIR و XRD مشخص شد. راکتور مورد استفاده در این پژوهش از نوع Batch بود و تاثیر پارامترهای موثر بر فرآیند مانند pH، غلظت اولیه آنتی بیوتیک، دوز فتوکاتالیست، سینتیک واکنش و قابلیت بازیابی و استفاده مجدد از فتوکاتالیست مورد بررسی قرار گرفت.
یافته ها: نتایج حاصل از آنالیزهای FESEM، FTIR و XRD نشان داد که سنتز فتوکاتالیست Cu-TiO2-CQD موفقیت آمیز بود. بیشترین میزان حذف آنتی بیوتیک تتراسایکلین در غلظت برابر ۲۰mg/L و زمان تماس ۶۰ دقیقه، در pH=۷ و دوز فتوکاتالیست ۰/۸ گرم بر لیتر بالای %۹۹ حاصل شد. مقایسه داده های سینتیکی با مدل های شبه درجه اول و شبه درجه دوم نشان داد که مدل شبه درجه اول با تطابق بهتری (R2=۰/۹۹۷) فرآیند حذف تتراسایکلین را توصیف می کند. فتوکاتالیست سنتز شده قابلیت استفاده مجدد برای 6 چرخه متوالی را داشت و در مرحله ششم، تتراسایکلین با راندمان 93% تجزیه شد.
نتیجه گیری: بررسی ساختاری و شیمیایی فتوکاتالیست نشان داد که Cu-TiO2-CQD به خوبی سنتز شده است. فرآیند فتوکاتالیستی Cu-TiO2-CQD به دلیل قابلیت بازیابی خوب، فعالیت فتوکاتالیستی بالا می تواند به عنوان یک فرآیند موثر و کارآمد در تصفیه فاضلاب های حاوی آنتی بیوتیک و یا فاضلاب های صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.
فهرست منابع
1. Ersan M, Dogan H. Investigation of environmentally friendly adsorbent synthesis from eggshell by carbonization, immobilization, and radiation: Box-Benkhen Design and tetracyclin removal. Groundwater for Sustainable Development. 2023; 20:100858. [DOI:10.1016/j.gsd.2022.100858]
2. Ali MMM, Ahmed MJ. Adsorption behavior of doxycycline antibiotic on NaY zeolite from wheat (Triticum aestivum) straws ash. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2017; 81:218-24. [DOI:10.1016/j.jtice.2017.10.026]
3. Guo Y, Huang W, Chen B, Zhao Y, Liu D, Sun Y, et al. Removal of tetracycline from aqueous solution by MCM-41-zeolite A loaded nano zero valent iron: synthesis, characteristic, adsorption performance and mechanism. Journal of hazardous materials. 2017; 339:22-32. [DOI:10.1016/j.jhazmat.2017.06.006]
4. Wang T, Meng Z, Liu L, Li W. Insights into the interaction between cadmium/tetracycline and nano-TiO2 on a zeolite surface. Environmental Science and Pollution Research. 2023;30(7):18522-34. [DOI:10.1007/s11356-022-23482-y]
5. Mousavi SA, Janjani H. Antibiotics adsorption from aqueous solutions using carbon nanotubes: a systematic review. Toxin Reviews. 2018. [DOI:10.1080/15569543.2018.1483405]
6. Liu M, Hou L-a, Yu S, Xi B, Zhao Y, Xia X. MCM-41 impregnated with A zeolite precursor: Synthesis, characterization and tetracycline antibiotics removal from aqueous solution. Chemical engineering journal. 2013; 223:678-87. [DOI:10.1016/j.cej.2013.02.088]
7. Zhang L, Song X, Liu X, Yang L, Pan F, Lv J. Studies on the removal of tetracycline by multi-walled carbon nanotubes. Chemical engineering journal. 2011; 178:26-33. [DOI:10.1016/j.cej.2011.09.127]
8. Al-Salihi S, Fidalgo MM, Xing Y. Fast Removal of Tetracycline from Aqueous Solution by Aluminosilicate Zeolite Nanoparticles with High Adsorption Capacity. ACS ES&T Water. 2023;3(3):838-47. [DOI:10.1021/acsestwater.2c00600]
9. Balakrishnan A, Chinthala M, Polagani RK, Vo D-VN. Removal of tetracycline from wastewater using g-C3N4 based photocatalysts: A review. Environmental Research. 2023;216:114660. [DOI:10.1016/j.envres.2022.114660]
10. Noroozi R, Gholami M, Kalantary RR, Farzadkia MJIJoEAC. Photo-catalytic degradation of sulfamethoxazole from aqueous solutions using Cu-TiO2/CQDs hybrid composite, optimisation, performance and reaction mechanism studies. 2023;103(20):9501-18. [DOI:10.1080/03067319.2021.2013478]
11. Jafari AJ, Kalantary RR, Esrafili A, Moslemzadeh MJJoEHS, Engineering. Photo-catalytic degradation of bisphenol-a form aqueous solutions using GF/Fe-TiO2-CQD hybrid composite. 2021; 19:837-49. [DOI:10.1007/s40201-021-00651-8]
12. Lin S, Zhang X, Sun Q, Zhou T, Lu JJMRB. Fabrication of solar light induced Fe-TiO2 immobilized on glass-fiber and application for phenol photocatalytic degradation. 2013;48(11):4570-5. [DOI:10.1016/j.materresbull.2013.07.063]
13. Chen P, Wang F, Chen Z-F, Zhang Q, Su Y, Shen L, et al. Study on the photocatalytic mechanism and detoxicity of gemfibrozil by a sunlight-driven TiO2/carbon dots photocatalyst: the significant roles of reactive oxygen species. 2017; 204:250-9. [DOI:10.1016/j.apcatb.2016.11.040]
14. Su Y, Chen P, Wang F, Zhang Q, Chen T, Wang Y, et al. Decoration of TiO2/gC3N4 Z-scheme by carbon dots as a novel photocatalyst with improved visible-light photocatalytic performance for the degradation of enrofloxacin. 2017;7(54):34096-103. [DOI:10.1039/C7RA05485H]
15. Shen S, Chen K, Wang H, Fu JJD, Materials R. Construction of carbon dots-deposited TiO2 Photocatalysts with visible-light-induced photocatalytic activity for the elimination of pollutants. 2022; 124:108896. [DOI:10.1016/j.diamond.2022.108896]
16. Liu Y, Zhu C, Sun J, Ge Y, Song F, Xu QJNJoC. In situ assembly of CQDs/Bi2WO6 for highly efficient photocatalytic degradation of VOCs under visible light. 2020;44(8):3455-62. [DOI:10.1039/C9NJ04957F]
17. Hong Y, Meng Y, Zhang G, Yin B, Zhao Y, Shi W, et al. Facile fabrication of stable metal-free CQDs/g-C3N4 heterojunctions with efficiently enhanced visible-light photocatalytic activity. 2016; 171:229-37. [DOI:10.1016/j.seppur.2016.07.025]
18. Aahyuni E, Yulikayani P, Aprilita N. Enhancement of visible-light photocatalytic activity of Cu-doped TiO2 for photodegradation of amoxicillin in water. J Mater Environ Sci. 2020;11(4):670-83.
19. Safari GH1 HM, Kamali H3, Moradirad R4, Mahvi AH. Photocatalytic Degradation of Tetracycline Antibiotic from Aqueous Solutions Using UV/TiO2 and UV/H2O2/TiO2. Health and environment journal. 2014;5(3):203-13.
20. Jafari AJ, Kalantary RR, Esrafili A, Moslemzadeh M. Photo-catalytic degradation of bisphenol-A from aqueous solutions using GF/Fe-TiO2-CQD hybrid composite. Journal of Environmental Health Science and Engineering. 2021;19(1):837-49. [DOI:10.1007/s40201-021-00651-8]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
