فرشید قربانی چقامارانی

امروزه یکی از چالش‌های زیست محیطی حضور آلاینده‌های نوظهور از جمله ترکیبات دارویی است که به دلیل ماهیت پیچیده و مقاومت در برابر روش‌های مرسوم تصفیه، تهدیدی جدی برای منابع آب شیرین محسوب می‌شوند. در این میان، آنتی بیوتیک‌ها به دلیل گستردگی استفاده بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. از سوی دیگر، تجزیه فتوکاتالیستی آلاینده‌های آلی امیدهای فراوانی در بین محققین ایجاد نموده است. هدف پژوهش حاضر در ابتدا تولید فتوکاتالیست بر پایه Fe3O4 بود که با نانو ذرات ZnO پوشش داده شد و در نهایت برای افزایش کارایی با نیمه هادی‌های Bi، Al و Ni آلایش شد. سپس نانوکامپوزیت‌ها تولید شده در تجزیه تتراسایکلین به عنوان الگویی از ترکیبات دارویی بکار رفت. نانوکامپوزیت‌های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای ساختاری توسط روش‌های SEM، VSM، EDX، Elemental Mapping، XRD، FTIR، UV-Vis و DLS تعیین مشخصات شدند. بر اساس نتایج به دست آمده میزان تجزیه توسط نانوکامپوزیت Bi:ZnO/Fe3O4، Al:ZnO/Fe3O4 و Ni:ZnO/Fe3O4 تحت نور خورشید به ترتیب 35/72%، 87/58% و 62/58% به دست آمد. لذا نانوکامپوزیت آلایش شده با بیسموت بهترین شرایط را داشت و برای بهینه سازی متغیرهای محیطی بکار رفت. در ادامه اثر متغیر‌های مستقل مختلف شامل pH (5-9)، غلظت اولیه تتراسایکلین (mg.L-1 130 تا 50)، دوز کاتالیست (g.L-1 3/1 تا 5/0) و زمان (150-90 دقیقه) جهت یافتن بهترین شرایط پاسخ (جذب، تجزیه و حذف کل) به صورت هم زمان و با طراحی آماری توسط نرم افزار Design-Expert با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) و طراحی ترکیبی مرکزی (CCD) مورد بررسی قرار گرفت. نتایح بدست آمده نشان داد که شرایط بهینه عددی نرم افزار برای حذف آنالیت هدف pH اولیه محلول 56/8، غلظت تتراسایکلین mg.L-1 17/50، دوز کاتالیست g.L-1 51/0 و زمان 150 دقیقه بود. که در این شرایط مقدار جذب، تجزیه و حذف کل به ترتیب 62/48%، 91/99% تجزیه و 78/99% حذف کل به دست آمد. مطلوبیت مدل در این شرایط برابر 1 بود. نانوکامپوزیت بهینه Bi:ZnO/Fe3O4 برای حذف آنالیت هدف در آب رودخانه بکار گرفته شد و با حضور آنیون‌ها و کاتیون‌های طبیعی موجود در آب توانست حدود 87 درصد آن را حذف نماید. در نهایت سینتیک شبه مرتبه اول و دوم بر داده های تجربی برازش داده شد که بیانگر این بود که مدل شبه مرتبه دوم فرآیند حذف را با دقت بیشتری پیش‌بینی کرد. بنابر این نانوکامپوزیت بهینه سازی شده می‌تواند به عنوان گزینه مناسبی برای حذف آلاینده‌های دارویی در آب و پساب گزارش گردد.