مطالعه کارایی فرایند فوتوکاتالیستی با استفاده از نانوکاتالیست مغناطیسیfe3o4@sio2@tio2 در حذف آنتی بیوتیک سفتریاکسون از محلول‌های آبی

زمینه و هدف: آنتی بیوتیک سفتریاکسون به طور گسترده‌ای برای درمان عفونت های مختلف استفاده می‌شود که در آب و فاضلاب انباشته شده و ممکن است مسائل زیست محیطی و بهداشتی ایجاد کند. هدف از این مطالعه بررسی کارایی استفاده از فرآیند فوتوکاتالیستی (fe3o4@sio2@tio2) در حذف سفتریاکسون از محلول‌های آبی بوده است.مواد و روش ها: این مطالعه از نوع مطالعات تجربی کاربردی می باشد. به‌منظور سنتز نانو ذرات fe3o4@sio2@tio2 از روش سل ژل استفاده گردید و با استفاده از آنالیز های sem، xrd وedx خصوصیات کاتالیست بررسی گردید. اثر متغیر‌ها شامل ph، غلظت کاتالیست، غلظت سفتریاکسون، زمان تماس و آزمایش بازیافتی (7 مرتبه)، تعیین میزان معدنی سازی مورد بررسی قرار گرفت. غلظت باقیمانده سفتریاکسون توسط دستگاه hplc در طول موج 240 نانومتر تعیین شد.یافته‌ها: طبق نتایج به‌دست‌آمده در این مطالعه بالاترین کارایی فرآیند در غلظت سفتریاکسون 10 میلی گرم در لیتر، ph برابر 3 و مقدار کاتالیست برابر 2 گرم بر لیتر در مدت زمان 120 دقیقه به میزان 96.7 درصد به دست آمد. نتایج نشان داد که حذف سفتریاکسون به‌وسیله این فرآیند از مدل سینتکی درجه اول تبعیت می‌نماید. میزان معدنی سازی پس از پایان زمان واکنش 83.7 درصد تعیین گردید. قابلیت استفاده مجدد کاتالیست تا 7 مرتبه با کاهش راندمان حدود 5.2 درصد را داراست.نتیجه‌گیری: نتایج به دست آمده نشان داد که فرآیند فوتوکاتالیستی با استفاده از نانوکاتالیست مغناطیسی fe3o4@sio2@tio2 می‌تواند یک روش موثر در حذف سفتریاکسون از محیط‌های آبی باشد.

Evaluation of the efficiency of a photocatalytic process using the magnetic nanocatalyst (Fe3O4@SiO2@TiO2) in the removal of ceftriaxone from aqueous solutions

Background Objectives: Ceftriaxone is an antibiotic which is extensively used to treat a number of various infections. It is mainly accumulated in water and sewage resulting in the environmental and health problems. This study is centered on the evaluation of the efficiency of a photocatalytic process using Fe3O4@SiO2@TiO2 in the removal of ceftriaxone from aqueous solutions.Methods: This research was based on an experimentalpractical study. Fe3O4 @ SiO2 @ TiO2 was initially synthesized via a solgel method and characterized by SEM, XRD and EDX analyses. The effects of variables such as pH, catalyst concentration, ceftriaxone concentration, contact time, reusability tests (n=7) and degree of mineralization were separately assessed in a laboratory scale. The concentration of ceftriaxone was measured by HPLC at 240 nm.Results: Based on the results obtained, the highest process efficiency of 96.7% was obtained under the following optimal conditions: concentration of ceftriaxone 10 mg/L, pH=3, the catalyst dosage of 2 g/L and a time contact of 120 min. At the end of the process, the degree of mineralization was determined to be 83.7%. Additionally, the data regarding the reusability of the nanocatalyst demonstrated that a 5.2% loss in the removal efficiency was observed after 7 times of reuse. Finally, the results revealed that the removal process of ceftriaxone follows the firstorder kinetic model.Conclusion: The results demonstrated that the photocatalytic process using the magnetic nanocatalyst (Fe3O4 @ SiO2 @ TiO2) could be effectively used for the removal of ceftriaxone from aqueous media.