مشخصات پژوهش

عنوان	تجزیه فتوکاتالیستی مسکن دیکلوفناک با استفاده از نانوالیاف مغناطیسی TiO2 تقویت شده با CuS
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	دیکلوفناک، تجزیه فتوکاتالیستی، الکتروریسی، نانوالیاف مغناطیسی تیتانیوم دی‌اکسید، نانوذرات CuS
چکیده	امروزه مقادیر زیادی از ترکیبات دارویی در کاربردهای پزشکی و دامپزشکی بهکار گرفته شدهاند که بخش بزرگی از آنها به محیطزیست آب بدون هیچ نوع تصفیه مناسب راه پیدا کردهاند. در بین اینها دیکلوفناک مادهای است که اغلب به عنوان مسکن درد مورد استفاده قرار می گیرد و ۵۱% آن پس از مصرف انسان بدون تغییر دفع و از طریق پساب تصفیه خانه فاضالب شهری و... وارد محیط های آبی میشود و به دلیل طول عمر و سمیت بیولوژیکی، باالترین میزان سمیت حاد را نشان میدهد که به مرور اثر نامطلوبی بر اکوسیستم و سالمت انسان دارد. از آنجا که سیستمهای متعارف تصفیه فاضالب نمیتوانند آن را به طور کامل تصفیه و یا حذف کنند نیاز به یک فرایند درمانی موثر برای از بین بردن دیکلوفناک مشهود است. اخیرا فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته به ویژه فرایندهای فتوکاتالیستی مبتنی بر نیمه هادی TiO2 به دلیل سازگاری با محیطزیست و پتانسیل امیدوارکننده خود برای از و تبدیل به محصوالت بی ضرر توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند. لذا اشکال اصلی بین بردن آالیندههای آلی TiO2 مساحت سطح کم و فعالیت وی فقط در محدوده UV است. با این وجود می توان با سنتز آن بصورت نانوالیاف توسط الکتروریسی و همچنین دوپینگ سطح آن با سایر نیمه هادیها بر این موضوع غلبه کرد. الکتروریسی یک روش جدید ارزان و ساده برای تولید نانوالیاف دارای ساختار یکنواخت و سطح ویژهای خاص است. بنابراین در این پژوهش به سنتز نانوالیاف TiO2 به روش الکتروریسی پرداخته شد. برای غلبه بر محدودیتهای TiO2 و بهبود فعالیت فوتوکاتالیستی آن در زیر نور مرئی، نانوذرات CuS با ۲، ۵، 10، 15 و wt% 25 روی این نانوالیافها بارگذاری شدند و در تجزیه دیکلوفناک زیر نور مرئی مورد استفاده قرار گرفتند که در این میان نانوالیاف TiO2/CuS(10%) دارای بیشترین راندمان با مقدار ۶۸% بود. در مرحله بعد از wt% ۵ نانوذرات Fe3O4 به عنوان یک فتوکاتالیست جداکننده مغناطیسی قابل بازیافت در ترکیب با نانوالیاف TiO2/CuS(10%) استفاده شد. نانوالیاف مغناطیسی سنتز شده /Fe3O4(5%) TiO2/CuS(10%) به کمک آنالیزهای XRD، FESEM، DRS، BET، EDX، FTIR، PL و VSM مشخصه یابی شد و در تجزیه فتوکاتالیستی دیکلوفناک مورد ارزیابی قرار گرفت. نانوالیاف سنتز شده منجر به تجزیه 89% از محلول دیکلوفناک در شرایط عملیاتی pH اولیه ۵، غلظت اولیه دیکلوفناک10 میلی گرم بر لیتر، بارگذاری کاتالیست ۸/۰ گرم بر لیتر و تحت مدت زمان تابش210 دقیقه شد. عوامل عملیاتی مؤثر در فعالیت فتوکاتالیستی نانوالیاف تهیه شده توسط نرم افزار طراحی آزمایش به طور سیستماتیک مورد بهینه سازی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که فتوکاتالیست سنتز شده در شرایط بهینه با مقدار g/L ۸/۰ و pH برابر ۰۶/۶، تحت مدت زمان تـابش ۶۴/112 دقیقه نـور مرئـی قـادر بـه تخریب 14/96% دیکلوفناک با غلظت ppm 13/10 میباشد. نتایج این پژوهش نشان داد اضافه شدن سولفید مس به ترکیب نانوالیاف تهیه شده در ابتدا الکترون و حفـره را به دام انداخته و مانع از بازترکیب جفت الکترون-حفره میشود. این کار به خنثـی سـازی فرآینـد کمـک نموده و نهایتاً دیکلوفناک توسط واکنشهای اکسیداسیون رادیکالی ناشی از فرآیند فتوکاتالیستی به آب و کربن دی اکسید تجزیه میگردد. در نهایت کارایی استفاده مجدد از نانوالیاف مغناطیسی نیز مورد ارزیابی قرار گرفت و تنها ۴% کاهش در راندمان حذف در طی چهار چرخه متوالی مشاهده شد که این نشان از توانایی عالی برای حفظ کارایی و تکرارپذیری طی چرخه های واکنش مکرر دارد و همچنین گزینه مناسبی به عنوان مواد فتوکاتالیستی در تجزیه نوری آلاینده های آلی می باشد.
پژوهشگران	مهرداد خامفروش (استاد راهنما)، فرهاد رحمانی چیانه (استاد مشاور)، شهریار فرزانه نیا (دانشجو)