ارزیابی عملکرد جاذب نانوساختار گرافن اکساید در حذف آموکسی سیلین و سیپروفلوکساسین از محلول‌های آبی

محورهای موضوعی : مهندسی شیمی

پیام بهار ¹ , امیرحسام حسنی ² , همایون احمدپناهی ³ , الهام منیری ⁴

1 - دانشجوی دکتری مهندسی محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم وتحقیقات، تهران، ایران
2 - دانشیار دانشکده منابع طبیعی و محیط زیستدانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم وتحقیقات
3 - دانشیار دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی تهران مرکزی، تهران، ایران
4 - دانشیار دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی ورامین-پیشوا، ورامین، ایران.

تاریخ دریافت : 1399/12/09 تاریخ پذیرش : 1400/02/18 تاریخ انتشار : 1401/03/01

کلید واژه: جذب سطحی, گرافن اکساید, آموکسی سیلین, ترکیبات دارویی,

چکیده مقاله :

در مطالعه حاضر جاذب گرافن اکسید با استفاده از روش همر تهیه و برای جذب آموکسی سیلین و سیپروفلوکساسین استفاده شدند. اثر متغیرهای متفاوت مانند pH، دوز جاذب، غلظت ترکیب های دارویی و زمان واکنش در مقدار حذف ترکیب های دارویی بررسی شد. بررسی ویژگی های ساختاری گرافن اکسید تهیه شده نشان می دهد که سطح ویژه جاذب 9/7 مترمربع به ازای هر گرم و میانگین اندازه حفره های موجود در جاذب گرافن اکسید 16/5 نانومتر است. pHzpc برای جاذب تهیه شده هم بررسی شد که مقدار آن 83 به دست آمد. بررسی اثر pH نشان می دهد که جاذب گرافن اکسید بالاترین مقدار جذب آموکسی سیلین را در pH برابر 3 و سیپروفلوکساسین را در pH برابر 5 دارد. در شرایط بهینه آزمایش ها، نتیجه ها نشان می دهد که در مدت 60 دقیقه و دوز mg/l 50 از گرافن اکسید و mg/l 10 از ترکیب های دارویی، 79/3 و 84/6 % از آموکسی سیلین و سیپروفلوکساسین به ترتیب حذف می شوند. بنابراین، می توان نتیجه گیری کرد که گرافن اکسید می تواند برای جداسازی های مولکولی پادزیست ها و حذف ترکیب های دارویی موثر و بسیار امیدوار کننده باشد..

چکیده انگلیسی:

The presence of antibiotics in water resources as emerging contaminants can ultimately have health hazards. In the present study, graphene oxide adsorbent was synthesized using the Hummer method and used to adsorb amoxicillin and ciprofloxacin. The effect of various variables such as pH, adsorbent dose, concentration of pharmaceutical compounds and reaction time on the removal of amoxicillin and ciprofloxacin was investigated. Examination of the structural characteristics of synthesized graphene oxide shows that the specific surface area of the adsorbent is 9.7 square meters per gram and the average size of the pores in the graphene oxide adsorbent is 16.5 nm. pHzpc was also tested for the synthesized adsorbent and its value was 3.8. The effect of pH shows that graphene oxide adsorbent has the highest absorption of amoxicillin at pH 3 and ciprofloxacin at pH 5. Under optimal process conditions, the results show that in a duration of 60 minutes and a dose of 50 mg/L of graphene oxide and 10 mg/L of pharmaceutical compounds, finally 79.3% and 84.6% for amoxicillin and ciprofloxacin are removed, respectively. It can be concluded that the proposed adsorbent can be effective for the elimination of pharmaceutical compounds and is very promising for the molecular separation of antibiotics.

منابع و مأخذ:

1. Bressers, H.; Lulofs, K.; "Governance and Complexity in Water Management: Creating Cooperation Through Boundary Spanning Strategies", Edward Elgar, United Kingdom, 2010.


2. Koundouri, P.; Karousakis, K.; "Water Management in Arid and Semi-arid Regions: Interdisciplinary Perspectives", Edward Elgar Publishing, United Kingdom, 2006.


3. Klavarioti, M.; Mantzavinos, D.; Kassinos, D.; Environ. Int. 35, 402-417, 2009.


4. Ternes, T.A.; Bonerz, M.; Herrmann, N.; Teiser, B.; Andersen, H.R.; Chemosphere 66, 894-904, 2007.


5. Uslu, M.Ö.; Balcıoğlu, I.A.; Sci. Total Environ. 407, 3450-3458, 2009.


6. Githinji, L.J.M.; Musey, M.K.; Ankumah, R.O.; Water Air Soil Poll. 219, 191-201, 2011.


7. Lin, A.Y.-C.; Yu, T.-H.; Lateef, S.K.; J. Hazard. Mater. 167, 1163-1169, 2009.


8. Kümmerer, K.; "Pharmaceuticals in the Environment: Sources, Fate, Effects and Risks", Springer, Berlin, 2013.


9. Medicine, I.; Policy, B.H.S.; Roundtable on Environmental Health Sciences, R.M.; Coussens, C.; Goldman, L.; "Implications of Nanotechnology for Environmental Health Research", National Academies Press, United States, 2005.


10. Mishra, A.K.; Ramaprabhu, S.; Desalination 282, 39-45, 2011.


11. Moussavi, G.; Hossaini, Z.; Pourakbar, M.; Chem. Eng. J. 287, 665-673, 2016.


12. Torres-Pérez, J.; Gérente, C.; Andrès, Y.; Chin. J. Chem. Eng. J. 20, 524-529, 2012.


13. de Franco, M.A.E.; de Carvalho, C.B.; Bonetto, M.M.; Soares, R.D.P.; Féris, L.A.; J. Clean. Prod. 161, 947-956, 2017.


14. Zide, D.; Fatoki, O.; Oputu, O.; Opeolu, B.; Nelana, S.; Olatunji, O.; Microporous Mesoporous Mater. 255, 226-241, 2018.


15. Genç, N.; Dogan, E.C.; Desalination Water Treat. 53, 785-793, 2015.


16. Hsu, L.-C.; Liu, Y.-T.; Syu, C.-H.; Huang, M.-H.; Tzou, Y.-M.; Teah, H.Y.; R. Soc. Open Sci. 5, 2018.


17. Fanyao, Q.; Morais, P. C.; IEEE Trans. Magn. 37, 2654-2656, 2001.


18. Putra, E.K.; Pranowo, R.; Sunarso, J.; Indraswati, N.; Ismadji, S.; Water Resour. 43, 2419-2430, 2009.


19. Tang, Y.; Guo, H.; Xiao, L.; Yu, S.; Gao, N.; Wang, Y.; Colloids Surf. A 424, 74-80, 2013.


20. Wu, S.; Zhao, X.; Li, Y.; Zhao, C.; Du, Q.; Sun, J.; Wang, Y.; Peng, X.; Xia, Y.; Wang, Z.; Xia, L.; Chem. Eng. J. 230, 389-395, 2013.


21. Khavar, A.H. C.; Moussavi, G.; Mahjoub, A.R.; Satari, M.; Abdolmaleki, P.; Chem. Eng. J. 345, 300-311, 2018.


22. Kerkez-Kuyumcu, Ö.; Bayazit, Ş.S.; Salam, M.A.; J. Ind. Eng. Chem. 36, 198-205, 2016.


23. Zhao, G.; Li, J.; Wang, X.; Chem. Eng. J. 173, 185-190, 2011.


24. Xu, J.; Wang, L.; Zhu, Y.; Langmuir. 28, 8418-8425, 2012.


25. Mohammed, A.A.; Najim, A.A.; Al-Musawi, T.J.; Alwared, A.I.; J. Environ. Health Sci. Engin. 17(2), 529-538, 2019.


26. Agarwal, S.; Tyagi, I.; Gupta, V.K.; Dehghani, M.H.; Jaafari, J.; Balarak, D.; Asif, M.; J. Mol. Liq. 224, 618-623, 2016.


27. Ahmed, M.J.; Theydan, S.K.; J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 45, 219-226, 2014.


28. Huang, H.; Xiao, X.; Yan, B.; Yang, L.; J. Hazard. Mater. 175, 247-252, 2010.


29. Kerkez, Ö.; Bayazit, Ş.S.; J. Nanoparticle. Res. 16, 2431, 2014.


30. Ho, Y.-S.; Water Resour. 40, 119-125, 2006.