مطالعه سینتیکی فرایند تلفیقی اکسیداسیون و فتوکاتالیستی نانو ذرات آهن در تصفیه فاضلاب صنایع دارویی (مطالعه موردی: اکسی تتراسایکلین)

در این تحقیق یکی از پرمصرف ترین آنتی بیوتیک ها، اکسی تتراسایکلین به عنوان یک آلاینده مقاوم تصفیه زیستی توسط نانو ذرات آهن حذف شد. در این فرایند علاوه بر خاصیت اکسیداسیون نانو ذرات آهن صفر از لایه اکسید تشکیل شده بر سطح آنها نیز در فرایند فتوکاتالیستی برای تخریب آلاینده استفاده شد. پارامترهای موثر در حذف اکسی تتراسایکلین توسط این فرایند تلفیقی بهینه شد. شرایط بهینه شامل نانو ذرات آهن به غلظت mg/l1000 برای حذف مقدار mg/l 155 اکسی تتراسایکلین (otc) در ph برابر 3، تابش uv با توان w 200 در مدت زمان 5/6 ساعت بوده، مقادیر حذف برای جذب در دو طول موج 290 و 348 نانومتر و پارامترهای toc و cod به ترتیب 87، 95، 85 و 89 درصد بودند، که حذف کامل بعد از 14 ساعت صورت گرفت. مدلسازی آماری فرایند، همراه با تعیین شرایط بهینه نیز توسط روش سطح پاسخ انجام شد. لایه اکسید تشکیل شده بر سطح ذرات آهن، هیدروکسید اکسید آهن تعیین شده که خاصیت فتوکاتالیستی از خود نشان می دهند. تغییرات پارامترهای orp، ph و do در مدت 5/6 ساعت اندازه گیری و زمان شروع واکنش فتوکاتالیستی اکسید هیدروکسید آهن پس از 3 ساعت بدست آمد. پنج محصول عمده ناشی از شکست مولکول otc (c22h23n2o5، c19h26، c9h8o3، c3h4o5 و co2) با توجه به نتایج hplc/esi-ms تعیین و ثوابت سینتیکی آنها با توجه به مرتبه اول بودن واکنش ها به ترتیب 0099/0، 0021/0، 0010/0، 0049/0 و 0074/0 min-1 محاسبه شدند. مکانیسم پیشنهادی در خصوص شکست مولکول otc و نحوه تشکیل محصولات جانبی نیز ارائه شد. اثر حضور یون های کلسیم، منیزیم، کلر، نیترات، سولفات و بی کربنات با غلظت های 10، 50، 100 و 200 میلی گرم بر لیتر در فرایند حذف otc بررسی شد که افزایش غلظت یون ها به ترتیب no3- > ca2+ ? mg2+> cl- تأثیر منفی در حذف otc داشته و یون های سولفات و بی کربنات بی اثر بودند. همچنین مدل سینتیکی حذف otc در همه غلظت ها مرتبه اول و در غلظت ppm 10 از یون های نیترات، کلسیم و منیزیم شبه مرتبه اول بودند. علاوه بر آن با روش سطح پاسخ اثر مخلوط یون های رقیب در واکنش حذف otc مدلسازی شد. به منظور بررسی توانمندی فرایند در تصفیه نمونه حقیقی، داروی تجاری حاوی otc انتخاب شده و در شرایط بهینه تصفیه و مقادیر حذف برای جذب در دو طول موج 290 و 348 نانومتر و پارامترهای toc و cod به ترتیب 10، 42، 33 و 50 درصد بدست آمدند.