بررسی عملکرد نانوذره تیتانیوم دی‌اکسید نقره دوپ (2Ag/TiO) در تخریب فوتوکاتالیستی اریترومایسین

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده محیط زیست، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

در سال­ های اخیر و با پیشرفت فناوری در زمینه شناسایی آلاینده­ ها با غلظت ناچیز، آنتی بیوتیک اریترومایسین با غلظت­ هایی در مقیاس ng/L تا μg/L در ماتریس­ های زیست محیطی آبی شناسایی شده است. حضور اریترومایسین در چنین غلظت­ های ناچیزی منشاء بروز مخاطرات بسیاری برای محیط زیست می ­باشد که از جمله مهم­ ترین آن­ ها می­ توان به توسعه و گسترش مقاومت آنتی­ بیوتیکی اشاره کرد. در این پژوهش با رویکرد رفع محدودیت­ های استفاده از کاتالیست نوری نیمه رسانای 2TiO، برای نخستین بار نانوذره­ های تیتانیوم دی اکسید نقره دوپ (2Ag/TiO)  از نانوذره­ های تجاری تیتانیوم دی کسید دگوسا (2P25-TiO)  با هدف افزایش راندمان فتوکاتالیست نسبت به نمونه تجاری در تخریب آلاینده آنتی­بیوتیکی اریترومایسین  از روش رسوب نوری سنتز شد. نانوذره­ های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای XRD، FE-SEMو DRS پس از شناسایی مورد پژوهش قرار گرفته است. سپس عملکرد فتوکاتالیست سنتز شده با هدف بررسی تأثیر دوپ کردن نقره در ساختار تیتانیا و با رویکرد بهینه­ سازی پارامترهای عملیاتی، تحت تابش ­های فرابنفش مورد ارزیابی قرار گرفت.میزان تخریب اریترومایسین در شرایط عملیاتی بهینه، تحت پرتوهای فرابنفش برای نمونه 2Ag/TiO، 8/76 % و برای نمونه تجاری  برابر با 6/40 % به­ دست آمد که این امر افزایش راندمان عملکرد نانوذره­ های سنتز شده را به نسبت نمونه تجاری به خوبی نشان می ­دهد. افزون بر این، اثر افزودن اکسیدکننده قوی 2O2H نیز به محیط واکنش مورد بررسی قرار گرفت که بر طبق نتیجه­ های به­ دست آمده، در غلظت بهینه 2O2H، فتوکاتالیست سنتز شده میزان تخریبی3/89 %را برای اریترومایسین نتیجه داد.بنابراین، با توجه به راندمان مناسب  تخریب اریترومایسین ناشی از نانوذره­ های سنتز شده در این پژوهش از یک سو و ناچیز بودن فعالیت آنتی بیوتیکی فراورده­ های به دست آمده از تخریب اکسیداتیو اریترومایسین از سوی دیگر، استفاده از نانوذره­ های 2Ag/TiO در تصفیه پساب دارای آلاینده­ ی آنتی بیوتیکی اریترومایسین، به عنوان یک رویکرد نوین مطرح می ­باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Klavarioti M., Mantzavinos D., Kassinos D., Removal of Residual Pharmaceuticals from Aqueous Systems by Advanced Oxidation Processes, Environment International, 35(2): 402-417 (2009).

[2] Kümmerer K., Antibiotics in the Aquatic Environment–a Review–Part I, Chemosphere, 75(4): 417-434 (2009).

[3] Apollo S., Onyongo M. S., Ochieng A., UV/H2O2/TiO2/Zeolite Hybrid System for Treatment of Molasses Wastewater, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 33(2): 107-117 (2014).

[4] Walters E., McClellan K., Halden R.U., Occurrence and Loss over Three Years of 72 Pharmaceuticals and Personal Care Products from Biosolids-Soil Mixtures in Outdoor Mesocosms, Water Research, 44(20): 6011-6020 (2010).

[5] Galus M., Jeyaranjaan J., Smith E., Li H., Metcalfe C., Wilson J.Y., Chronic Effects of Exposure to a Pharmaceutical Mixture and Municipal Wastewater in Zebrafish, Aquatic Toxicology, 132: 212-222 (2013).

[6] Pazoki M., Parsa M., Farhadpour R., Removal of the Hormones Dexamethasone (DXM) by Ag Doped on TiO2 Photocatalysis, Journal of Environmental Chemical Engineering, 4(4): 4426-4434 (2016).

[7] Kazemi E., Shabani A. M. H., Dadfarnia S., Application of Graphene Oxide-Silica Composite Reinforced Hollow Fibers as a Novel Device for Pseudo-Stir Bar Solid Phase Microextraction of Sulfadiazine in Different Matrices Prior to Its Spectrophotometric Determination, Food Chemistry, 221: 783-789 (2017).

[8] Gao P., Munir M., Xagoraraki I., Correlation of Tetracycline and Sulfonamide Antibiotics with Corresponding Resistance Genes and Resistant Bacteria in a Conventional Municipal Wastewater Treatment Plant, Science of the Total Environment, 421: 173-183 (2012).

[9] Bulgakova V.G., Vinogradova K.A., Orlova T.I., Kozhevin P.A., Polin A.N., Action of Antibiotics as Signalling Molecules, Antibiotics and Chemoterapy [sic], 59(1-2): 36-43 (2014).

[10] Koltsakidou Α., Antonopoulou M., Εvgenidou Ε., Konstantinou I., Giannakas A.E., Papadaki M., Bikiaris D., Lambropoulou, D.A., Photocatalytical Removal of Fluorouracil Using TiO2 -P25 and N/S Doped TiO2 Catalysts: A Kinetic and Mechanistic Study, Science of The Total Environment, 578: 257-267 (2017).

[11] Wang C., Liu H., Liu Y., Jiang, C., Comparative Activity of TiO2 Microspheres and P25 Powder for Organic Degradation: Implicative Importance of Structural Defects and Organic Adsorption, Applied Surface Science, 319: 2-7 (2014).

[12] Mino L., Zecchina A., Martra G., Rossi A.M., Spoto, G., A Surface Science Approach to TiO2 P25 Photocatalysis: an in Situ FT-IR Study of Phenol Photodegradation at Controlled Water Coverages from Sub-Monolayer to Multilayer, Applied Catalysis B: Environmental, 196: 135-141 (2016).

[13] Iliev V., Tomova D., Rakovsky S., Eliyas A., & Puma G. L, Enhancement of Photocatalytic Oxidation of Oxalic acid by Gold Modified WO3/TiO2 Photocatalysts under UV and Visible Light Irradiation, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 327(1): 51-57 (2010).

[14] Chen N., Huang LJ., Liu N., Liu Y., Wang SF., Analysis of the Effect of Erythromycin Wastewater Degradation by Fenton Method, Asian Journal of Chemistry, 25(13): 7208-7210, (2013).

[15] Vignesh K., Rajarajan M., Suganthi, A., Photocatalytic Degradation of Erythromycin under Visible Light by Zinc Phthalocyanine-Modified Titania Nanoparticles, Materials Science in Semiconductor Processing, 23: 98-103, (2014).