بررسی کارایی فرآیند نانوفتوکاتالیستی Fe3O4@SiO2 @TiO2@rGO + UV+PS در حذف آنتی بیوتیک سفکسیم از محلول های آبی

آنتی بیوتیک ها جزو آلاینده های زیست محیطی دارای اثرات پایدار بوده و پس از مصرف، به ندرت در بدن به طور کامل متابولیزه شده و 90-30 درصد آن ها از طریق ادرار و مدفوع دفع و وارد محیط می گردد. مطالعه حاضر با هدف ارزیابی تجزیه آلاینده سفیکسیم توسط فتوکاتالیست Fe3O4@SiO2 @TiO2@rGO +  UV در حضور پرسولفات (PS) از پساب سنتتیک انجام شد.          

فتوکاتالیست Fe3O4@SiO2@TiO2 (FS@T/rGO) به روش هم ترسیبی سنتز، و سپس بر روی اکسیدگرافن احیاء شده (rGO) تثبیت گردید. خصوصیات ساختاری فتوکاتالیست مغناطیسی با استفاده از تکنیک های FESEM، XRD، TEM،  VSM، مورد ارزیابی قرار گرفت. تاثیر متغیرهایی مانند pH محلول، دوز کاتالیست، غلظت پرسولفات و غلظت اولیه آلاینده بر عملکرد فرآیند FS@T/rGO/PS/UV در تجزیه آلاینده سفیکسیم مورد بررسی قرار گرفت. پس از تعیین شرایط بهینه، تاثیر یون های مداخله گر و اسکاونجرها بر فرآیند و همچنین میزان بازیابی و استفاده مجدد از کاتالیست بررسی شد.

فتوکاتالیست سنتز شده دارای ویژ گی هایی از جمله خاصیت مغناطیسی بسیار عالی، ساختار کریستالی و نسبتا کروی در سایز نانو، خلوص بالا، خاصیت فتوکاتالیستی در هر دو محدوده فرابنفش و مرئی است. تحت شرایط بهینه (7-6.5 pH = ، mM2 = PS و دوز فتوکاتالیست= g/L0.1)، پس از گذشت 60 دقیقه زمان اکسیداسیون، آنتی بیوتیک سفیکسیم با غلظت mg/L50 و TOC به ترتیب با راندمان >98% و 55.7% حذف شدند. عملکرد فرآیند متاثر از حضور اسکاونجرهای آلی (TBA، NaN3، KI و CH3OH) و یون های مداخله گر (Cl-، SO4-2، NO3- و CO3-2) بود؛ بطوری که راندمان تجزیه آلاینده در حضور اسکاونجرهای آلی و یون های مداخله گر کاهش یافت. گونه های موثر واکنش شامل h+،1O2 ،OH•  وSO4•−  در تجزیه سفیکسیم توسط فرآیند  فتوکاتالیستی در حضور PS بود. فتوکاتالیست سنتز شده قابلیت استفاده برای 4 مرحله متوالی را داشت و در مرحله چهارم، سفیکسیم با راندمان برابر با 70.1 درصد تجزیه گردید. رفتار تجزیه فتوکاتالیستی آنتی بیوتیک سفیکسیم در واحد زمان تابع مدل سینتیکی شبه درجه اول بود.

فرآیند فتوکاتالیستی FS@T/rGO/UV/PS با خصوصیاتی از جمله کارایی بالا در تجزیه آنتی بیوتیک، قابلیت جداسازی آسان و سریع، قابلیت معدنی سازی آلاینده، تولید محصولات جانبی با ساختار مولکولی ساده و عملکرد مناسب بر روی نمونه فاضلاب واقعی می تواند به عنوان یک روش مناسب جهت پس تصفیه فاضلاب صنعتی و همچنین پیش تصفیه به منظور کاهش بار آلی و افزایش تجزیه پذیری زیستی مورد استفاده قرار گیرد.