بهینه سازی فرایند سونوکاتالیستی با استفاده از نانو ذرات Fe₂O3-𝛾 در حذف آنتی بیوتیک پنی سیلین به روش سطح پاسخ

زمینه و هدف: آلودگی منابع آب به مواد دارویی موجب بروز مشکلاتی در اکوسیستم گردیده است. آنتی بیوتیک ها بدلیل مقاومت باکتریایی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشند. هدف این مطالعه بهینه سازی فرایند سونوکاتالیستی با استفاده از نانو ذرات مگ همایت در حذف آنتی بیوتیک پنی سیلین به روش سطح پاسخ می باشد.روش ها: بر مبنای یک مطالعه تجربی آزمایشگاهی بررسی تاثیر پارامترهای مستقل مانند ph محلول، دوز نانو ذره، زمان واکنش، غلظت اولیه آنتی بیوتیک و فرکانس امواج صوتی بر راندمان حذف آنتی بیوتیک پنی سیلین انجام شد. شاخص اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (cod) برای بررسی کارایی حذف آنتی بیوتیک انتخاب شد. به منظور دستیابی به شرایط بهینه آزمایش، مدل آماری سطح پاسخ (rsm) طراحی و استفاده شد.نتایج: نتایج حاصل از تحلیل داده ها نشان داد که دوز کاتالیست و زمان تماس بیشترین تاثیر را بر درصد حذف cod پنی سیلین داشته اند. شرایط بهینه حذف براساس آنالیز واریانس برای متغیرهای ph، فرکانس امواج صوتی، غلظت اولیه آنتی بیوتیک، دوز نانو ذرات اکسید آهن و زمان تماس به ترتیب 3، 35 کیلوهرتز، 10 میلی گرم در لیتر، 0/3 گرم در لیتر و 53 دقیقه حاصل شد و راندمان حذف پنی سیلین 51/95 درصد حاصل گردید.نتیجه گیری: نتایج نشان داد که فرایند سونوکاتالیستی در حضور نانو ذرات اکسید آهن از کارایی بالایی در حذف آنتی بیوتیک پنی سیلین از محیط های آبی برخوردار می باشد.

Optimization of sono nanocatalytic process using 𝛾 Fe2O3 for Penicilin antibiotic removal by response surface methodology

Background Aim: The pollution of water with pharmaceutical compounds can cause problems in the ecosystem. Antibiotics have special importance due to their inducing bacterial resistance. The aim of this study was to optimize the sononanocatalytic process using Fe₂O₃ for removal of Penicilin antibiotic by response surface methodology.Methods: The study was based on the practical laboratory method in order to evaluate the effect of independent parameters such as pH, the dose of nanoparticles, reaction time, the initial concentration of the antibiotic and Frequency sound waves on the rate of penicillin removal. Chemical oxygen demand (COD) was selected to follow the performance for Penicilin antibiotic removal. In order to achieve the optimal experimental conditions, response surface methodology (RSM) model was designed and used.Results: The results of data analysis showed that the catalyst dose and reaction time had greatest impact on the COD removal efficiency of Penicilin. Also, optimum removal conditions based on the analysis of variance (ANOVA) and model was achieved at pH, frequency of sono waves, initial concentration of the antibiotic, catalyst dose and reaction time equal 3, 35 KHz, 10 mg/l, 0.3 g/L and 53 min, respectively. Under these conditions, a COD removal efficiency equal to 95.51% was achieved.Conclusion: The results of this study showed that the sononanocatalytic process in the presence 𝛾 Fe₂O₃ nanoparticles has a high efficiency on the COD removal (Penicilin antibiotic) from aqueous environments.