عنوان

حذف پسماند دارویی از محیط‏های آبی با استفاده از نانوکامپوزیت چارچوب‏های فلزی آلی زئولیت

شماره

پ۲۷۸۹۱

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

حذف پسماند دارویی از محیط‏های آبی با استفاده از نانوکامپوزیت چارچوب‏های فلزی آلی زئولیت

نام نخستين پديدآور

کاوه جهانگیرزاده

نام ناشر، پخش کننده و غيره

شیمی

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۸۵ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

شیمی کاربردی

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۰۶/۱۳

متن يادداشت

یکی از مهم‏ترین چالش‏ها در زمینه محیط‎زیست، حضور پساب‏های دارویی می‏باشد. بنابراین حذف و کاهش غلظت آلاینده‏های دارویی از پساب‏ها امری لازم و ضروری است. در سراسر جهان روش‏های مختلفی مانند رسوب‏گذاری، استخراج با حلال، تخریب، شناورسازی و جذب سطحی برای حذف آلاینده‏های دارویی مورد استفاده قرار گرفته است. در میان این روش‏ها، جذب سطحی به علت سادگی اصولاً بسیار مورد توجه قرار گرفته‏ است. اما بازدهی عملی و اقتصادی روش جذب سطحی بسیار وابسته به نوع جاذب استفاده شده می‏باشد. از این‏رو، همواره جاذب‏های مختلفی برای حذف آلاینده‏های دارویی مورد استفاده قرار گرفته است که در میان آن‏ها چارچوب‏های فلز-آلی به‏علت سهولت تهیه و توانایی جذب بالا جایگاهی ویژه دارند. از این‏رو، هدف اصلی مطالعه حاضر تهیه چارچوب‏ فلز- آلی مناسب برای حذف داروی تتراسایکلین به‏عنوان یک آنتی‏بیوتیک پر استفاده است. در راستای دست‏یابی به هدف اصلی این مطالعه، پارامترهای مؤثر بر فرآیند جذب داروی تتراسایکلین بهینه‏یابی شدند و فرآیند جذب از جهات مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. به‏منظور سنتز چارچوب فلز- آلی مناسب برای داروی تتراسایکلین ابتدا نانوکامپوزیت مغناطیسی زئولیت به روش هم‏رسوبی سنتز شد. سپس چارچوب فلز-آلی (Cu(BDC)) با استفاده از لیگاند ترفتالیک اسید و فلز مس روی سطح نانوکامپوزیت مغناطیسی زئولیت سنتز شد. به‏منظور بررسی سنتز نانوکامپوزیتZ-Fe3O4/MOF (Cu(BDC)) روش‏های آنالیزی مختلف استفاده شد. روش طیف‏سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FT-IR) برای بررسی گروه‏های عاملی، پراش اشعه ایکس (XRD) به‏منظور بررسی بلورینگی ساختار، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای ریخت‎‏شناسی سطحی و مغناطیس‏سنج نمونه ارتعاشی (VSM) به‏منظور مطالعه خواص مغناطیسی جاذب مورد نظر استفاده شدند. نتایج این آنالیزها نشان داد که جاذب مورد نظر به‏درستی سنتز شده و دارای ساختار نیمه کریستالی و خاصیت مغناطیسی است. پارامترهای مؤثر بر فرآیند جذب داروی تتراسایکلین توسط نانوکامپوزیت Z-Fe3O4/MOF (Cu(BDC))، از جمله pH، زمان تماس، دوز جاذب و غلظت اولیه دارو با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج این مطالعه نشان داد که شرایط بهینه برای جذب آنتی‏بیوتیک تتراسایکلین توسط نانوکامپوزیت Z-Fe3O4/MOF (Cu(BDC)) عبارت است از pH برابر با 42/6، زمان تماس برابر با 62/50 دقیقه، غلظت اولیه برابر با 13/5 میلی‏گرم بر لیتر و دوز جاذب 93/0 گرم بر لیتر که در این شرایط درصد جذب دارو برابر با 97/99% است. سپس در شرایط بهینه مشخص شده (غیر از غلظت) و غلظت‏های مختلف مطالعه ایزوترمی انجام و برای بررسی نتایج آن از 10 مدل مختلف استفاده شد، نتایج حاصل نشان داد بهترین مدل برای بیان ایزوترم فرآیند جذب داروی تتراسایکلین توسط جاذب سنتز شده، مدل فلوری هیوگین است. در شرایط بهینه (غیر از زمان تماس) و زمان‏های مختلف مطالعه سینتیکی فرآیند جذب داروی تتراسایکلین توسط جاذب مذکور انجام شد و نتایج آن با استفاده از 10 مدل مختلف بررسی شد. نتایج حاصل نشان داد داده‏های سینتیکی از مدل دو نمایی تبعیت می‏کند، بنابراین فرآیند جذب داروی تتراسایکلین توسط نانوکامپوزیت Z-Fe3O4/MOF (Cu(BDC)) تحت تأثیر هر دو مکانیسم نفوذ درون و برون ذره‏ای است. در شرایط بهینه و دماهای مختلف مطالعه ترمودینامیکی فرآیند جذب داروی تتراسایکلین توسط جاذب Z-Fe3O4/MOF (Cu(BDC)) و با استفاده از معادلات وانت‏هوف داده‏ها بررسی شدند. نتایج مطالعه ترمودینامیکی نشان داد که فرآیند جذب داروی تتراسایکلین توسط نانوکامپوزیت مذکور گرمازا و خودبه‏خودی است. مطالعه جذب- واجذب داروی تتراسایکلین با استفاده از نانوکامپوزیت مذکور تا 5 سیکل انجام شد و نتایج حاصل نشان داد توانایی جذب دارو تا 4 سیکل همچنان بالای 90% است. تمامی نتایج این مطالعه نشان داد که نانوکامپوزیت Z-Fe3O4/MOF (Cu(BDC)) می‏تواند به‏عنوان یک جاذب با توانایی جذب بالا و مقرون به‏صرفه برای جذب داروی تتراسایکلین در نظر گرفته شود.

متن يادداشت

: Presence of residual drugs in the in different wastewaters is an important global challenge. Removing and reducing concentration of these contaminations from water resources is a important challenge. Recently, various methods such as sedimentation, solvent extraction, flouting, oxidation, vaporation, membrane filteration, and adsorption are reported for removing pollution from wastewater. Adsorption is the main and effective mthod for removing different contaminations from wasterwater. The efficiently of adsorption process was affected by adsorbent structure. The metal organic frameworks (MOF) have significant adsorption ability between the adsorbants utilized for drug wastewater treatment. The aim of this study was designed and synthesis of MOFs (Cu(BDC)) on the zeolite magnetic substrate and using it for removing tetracyclean from the wastewater. In order to achieve the main goal of this study, the effective parameters on the absorption process of tetracycline were optimized and the absorption process was studied from different aspects. In order to synthesize metal-organic framework as a adsorbent for tetracyclin, magnetic zeolite nanocomposite was synthesized by co-precipitation method. Then metal-organic framework (Cu(BDC)) was synthesized using terephthalic acid ligand and copper metal on the surface of magnetic zeolite nanocomposite. Different analyzes were used to investigate the synthesis of Z-Fe3O4/MOF (Cu(BDC)) nanocomposite. Fourier transform infrared spectrometry (FT-IR) to investigate functional groups, X-ray diffraction (XRD) to investigate the crystallinity of the structure, scanning electron microscopy (SEM) for surface morphology and vibrating sample magnetometer (VSM) were used to study the magnetic properties of the Z-Fe3O4/MOF (Cu(BDC)) nanocomposite. The results of these analyzes showed that the Z-Fe3O4/MOF (Cu(BDC)) nanocomposite was correctly synthesized and has a semi-crystalline structure and magnetic properties. The effective parameters on the adsorption process of tetracycline drug by Z-Fe3O4/MOF (Cu(BDC)) nanocomposite, including pH, contact time, adsorbent dose and initial drug concentration were investigated using response surface method (RSM). The results of this study showed that the optimal conditions for tetracycline absorption by Z-Fe3O4/MOF (Cu(BDC)) nanocomposite are pH=6.42, contact time=50.62 minutes, initial concentration=5.13 mg/L and the absorbent dose is 0.93 g/L, in which the drug removal percentage is 99.97%. Then, an isotherm study was carried out under optimal conditions (except concentration) and different concentrations, and 10 different models were used to check its results, the results showed that the best model for expressing the isotherm of tetracycline absorption process by the Z-Fe3O4/MOF (Cu(BDC)) nanocomposit, the Flory-Huggins model. In optimal conditions (except contact time) and at different times, the kinetic study of tetracycline absorption by the adsorbent was carried out and its results were analyzed using 10 different models. The results showed that the kinetic data follow the double-exponential model, so the absorption process of tetracycline by Z-Fe3O4/MOF (Cu(BDC)) nanocomposite is affected by both intraparticle and extraparticle diffusion mechanisms. In optimal conditions and different temperatures, the thermodynamic study of tetracycline absorption process by Z-Fe3O4/MOF (Cu(BDC)) adsorbent and data were analyzed using Van’t Hoff equations. The results of the thermodynamic study showed that the absorption process of tetracycline drug by the said nanocomposite is exothermic and spontaneous. The absorption-desorption study of tetracycline drug was carried out using the Z-Fe3O4/MOF (Cu(BDC)) nanocomposite up to 5 cycles, and the results showed that the ability to absorb the drug up to 4 cycles is still above 90%. All the results of this study showed that the nanocomposite Z-Fe3O4/MOF (Cu(BDC)) can be considered as an adsorbent with high absorption capacity and cost-effective for tetracycline drug absorption.

عنوان گونه گون

Drug waste removal from aqueous solution using metal-organic frameworks/zeolite nanocomposites

عنصر شناسه اي

‏جهانگیرزاده،

ساير عناصر نام

کاوه‏

کد نقش

تهیه کننده

عنصر شناسه اي

امینی فضل،

عنصر شناسه اي

سهرابی،

ساير عناصر نام

‏محمدصادق

ساير عناصر نام

‏نگین

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏تبریز