تجزیه فوتوکاتالیستی آنتی بیوتیک جنتامایسین با استفاده از نانوکمپوزیت Fe3O4 / SiO2 / TiO2 سنتز شده در محلول های مائی در حضور نور خورشید

در سال های اخیر، تولید فاضلاب ها و پساب های حاوی ترکیبات دارویی و به متعاقب آن ورود این ترکیبات به طبیعت، یکی از تهدید های عمده محیط زیست به شمار می رود. از جمله این ترکیبات دارویی می توان به آنتی بیوتیک ها اشاره کرد که گروه بزرگی از مواد دارویی هستند. جنتامایسین از جمله آمینوگلیکوزید ها می باشد که پس از استفاده، بخش عمده آن ها بدون جذب از بدن مصرف کننده دفع و وارد محیط زیست می شود. هدف از این مطالعه  بهینه سازی و مدلسازی حذف آنتی بیوتیک جنتامایسین با استفاده از  نانوکمپوزیت Fe3O4 / SiO2 / TiO2 در حضور نور خورشید در محلول های آبی است.

این مطالعه از نوع تجربی _ کاربردی بوده که در مقیاس آزمایشگاهی صورت پذیرفت  و غلظت های اولیه آنتی بیوتیک جنتامایسین (5، 15 ،25 ،35 و 45میلی گرم در لیتر)، اثر pH (5،4، 6 ،7 و 8) ، زمان ماند(10، 35، 60،  85 و 110دقیقه) و  دوز نانو ذره (75، 150، 225 ،300و 375میلی گرم در لیتر) و در حضور نور خورشید بررسی شد. تعداد آزمایشات  بر اساس روش طراحی آزمایشات متد طراحی مرکب مرکزی 34 عدد می باشد برای بدست آوردن سینتیک حذف 20 آزمایش در نظر گرفته شد. بنابراین جمع نمونه ها برابر 54 نمونه گردید. . کلیه آزمایشات در یک راکتور یک  لیتری  و در دمای آزمایشگاه (24 درجه سلسیوس) و با سه بار تکرار انجام گرفت. شناسایی و تعیین میزان آنتی بیوتیک جنتامایسین به روش فاز معکوس کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا انجام شد.

حذف جنتامایسین با استفاده از کاتالیست Fe3O4 / SiO2 / TiO2 در حضور نور خورشید درشرایط بهینه (pH ابتدایی برابر 6.91 ، جنتامایسین15.30 میلی گرم بر لیتر ، کاتالیست  299.80 میلی گرم ، و زمان برابر 83.86 دقیقه) در حدود 81.13 درصد  و راندمان معدنی شدن آنتی بیوتیک جنتامایسین نیز 42.1 درصد  نشان داده شد. نتایج مطالعه سینتیک نشان داد که داده ها به خوبی از مدل سینتیک شبه درجه اول پیروی می کند. راندمان فرایند با کاربرد یونهای سولفات و کلراید بعنوان رادیکال خوار کاهش یافت. همچنین قابلیت استفاده مجدد فتوکاتالیست در حذف جنتامایسین به ترتیب از 81.13 ، در چرخه اول به 80.7 و 57.8% در چرخه پنجم کاهش یافت.

نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که فرایند فتوکاتالیستی Fe3O4 / SiO2 / TiO2 در معرض تابش نور طبیعی خورشید می تواند یک فرایند کارآمد در زمینه حذف آنتی بیوتیک جنتامایسین از محلول های آبی باشد.