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

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 روش‌ ها: 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 20mg/l و زمان تماس 60 دقیقه، در ph=7 و دوز فتوکاتالیست 0/8 گرم بر لیتر بالای %99 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=0/997) 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.

photocatalytic degradation of tetracycline antibiotic using cu-tio2/cqd composite under visible light from aqueous media: synthesis, characterization and operation parameters

background: antibiotics have been raised as one of the most controversial issues in the field of environment due to their high hydrophobicity, bioaccumulation and their resistance to biodegradation. recently, by adding an external agent to the titanium (tio2) catalyst, its band gap energy is reduced and electron recombination is prevented. the composite made under visible light can be used with low energy. therefore, the main aim of this research is to investigate the photocatalytic removal of tetracycline from aqueous solutions using a hybrid composite of copper and carbon quantum dots (cqd) doped with tio2 under visible light irradiation.materials and methods: in the synthesis of cu-tio2-cqd composite, first, cu-tio2 catalyst was prepared by sol-gel method, and then carbon quantum dots (cqd) were deposited on it. the properties of the synthesized photocatalyst were determined through fesem, ftir and xrd analyses. the reactor used in this study was a batch-type reactor and the effect of effective parameters on the process such as ph, initial antibiotic concentration, photocatalyst dosage, reaction kinetics and the ability to recover and reuse the photocatalyst were investigated.results: the results of fesem, ftir and xrd analyses showed that the synthesis of cu-tio2-cqd photocatalyst was successful. the highest removal rate of tetracycline antibiotic was achieved at a concentration of 20 mg/l and a contact time of 60 min, at ph=7 and a photocatalyst dosage of 0.8 g/l, which was above 99%. comparison of kinetic data with pseudo-first-order and pseudo-second-order models showed that the pseudo-first-order model described the tetracycline removal process with better agreement (r2=0.977). the synthesized photocatalyst was reusable for 6 consecutive cycles, and in the sixth step, tetracycline was degraded with an efficiency of 93%.conclusion: structural and chemical investigation of the photocatalyst showed that cu-tio2-cqd was well synthesized. the cu-tio2-cqd photocatalytic process can be used as an effective and efficient process in the treatment of antibiotic-containing wastewater or industrial wastewater due to its good recyclability and high photocatalytic activity.