تصفیه فتوکاتالیستی فاضلاب حاوی آنتی بیوتیک توسط نانو ذرات fe-n-sio2/tio2 تحت نور مرئی

چکیده در این مطالعه، از فرایند اکسیداسیون پیشرفته برای حذف آنتی بیوتیک استفاده شده است. aops با تولید عامل بسیار فعال و غیر انتخابی رادیکال هیدروکسیل (•oh)، تولید دی اکسید کربن، آب و ترکیبات غیر آلی و مواد کم خطر و یا با قابلیت تجزیه پذیری بیشتر مشخص می شوند. هدف اصلی از این مطالعه، تجزیه فتوکاتالیتیکی اکسی تتراسایکلین ( otc) بعنوان یک آنتی بیوتیک بوسیله چند نوع فتوکاتالیست می باشد، که شامل انواع دی اکسید تیتانیوم تک دوپ شده مثل fe-tio2، sio2-tio2 وn-tio2 و دوپ شده چند تایی مثل n-sio2-tio2 ، fe-n-tio2 ، fe-sio2-tio2 ، fe-n-sio2-tio2 می باشد. فتوکاتالیست تک دوپ شده شامل (sio2-tio2 and fe-tio2) در غلظت های مختلف با نسبت وزنی (w/w) از si+4 / si+4 +ti+4 ( 1،5 و 10 %) ، fe+3/ fe+3 + ti+4 ( 1/0 ، 5/0 و 1 %) و n-tio2 با نسبت حجمی وزنی (v/w) n+3/ n+3 + ti+4 در سه سطح (1 ،5 و 10 %) می باشد. فتوکاتالیست های fe-n-tio2 ،n-sio2-tio2 ، fe-sio2-tio2 و fe-n-sio2-tio2 در غلظت بهینه از si+4, fe+3 و n+3 با توجه به ti+4 توسط روش sol-gel بکار گرفته شدند. تمامی فرایند در مقیاس آزمایشگاهی تحت نور مرئی انجام گرفت. کارایی حذف otc بوسیله فرایند فتوکاتالیست با تغییر نوع کاتالیست از دی اکسید تیتانیوم خالص تا دی اکسید تیتانیوم دوپ شده افزایش یافت، بطوریکه شرایط ترتیب تاثیر ترکیبات مختلف را بصورت multi- doped tio2 > single-doped of tio2 > tio2 pure را نشان می داد. فرایند به مقدار چهار فاکتور شامل غلظت otc ، بار کاتالیست، ph اولیه و زمان واکنش در پنج سطح بررسی شد. روش پاسخ سطح (rsm) برای آنالیز فرایند و بهینه سازی آن بکار گرفته شد. فرایند برای محدوده های مختلف از پارامترهای؛ غلظت otc (50 تا 200 میلی گرم در لیتر )، بار کاتالیست(5/0 تا 5/1 گرم در لیتر )، ph اولیه (3 تا 11) و زمان واکنش(30 تا 390 دقیقه ) تحت نورمرئی عملیاتی گردید. بهینه جزء وزنی sio2, fe و n در غلظت های پایین مناسب بود. در فرایند فتولیز و در حضور uv و نور مرئی کارایی حذف آنتی بیوتیک در ph آزاد و غلظت 125 میلی گرم در لیتر آنتی بیوتیک با زمان تماس 390 دقیقه برابر 20 و 4 درصد بود. در مقایسه با فتو کاتالیست های fe-n-tio2 (83%) ، fe-sio2-tio2 (81) ، fe-tio2 (80%) ،n-sio2-tio2 (73%) ، n-tio2 (70%) و sio2-tio2 (64%) فتوکاتالیست fe-n-sio2-tio2 دارای کارایی بیشتری در حدود 91% می باشد. حداکثر میزان حذف ویژه (srr) برابر(579 otcmg/l removed/g cat.h) در غلظت اولیه otc برابر200 میلی گرم در لیتر با مقدار cod برابر 322 میلی گرم در لیتر در ph برابر 3 و زمان واکنش 30 دقیقه بدست آمد. افزایش در غلظت پراکسید هیدروژن از 1/0 به 5/0 میلی مول عامل افزایش حذف otc بود در حالیکه با افزایش غلظت h2o2 از نیم به یک میلی مول افزایشی در حذف otc مشاهده نگردید. در انتها کارایی باقی مانده کاتالیست fe-n-sio2-tio2 بکار گرفته شده در فرایند برای سه بار متوالی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج افت در کارایی را به مقدار 2 تا 4 درصد نشان داد. در کل نتایج نشان داد که cod و otc به مقدار 81% و 91 % به ترتیب کاهش یافتند، که نشان دهنده کارایی مناسب فرایند برای معدنی شدن otc می باشد.