سنتز کاتالیستی جهت حذف ترکیبات دارویی از فاضلاب‌ها

 حضور ترکیبات دارویی به ویژه آنتی بیوتیک‌ها در منابع آب، معمولا نسبتی از زایدات حاصل از صنایع دارویی، محصولات بهداشت فردی و داروهای درمانی و بیمارستانی است.

اکثر تصفیه‌خانه‌های فاضلاب تنها می‌توانند حدود ۶۰ تا ۹۰ درصد از آنتی بیوتیک‌ها را حذف کنند و باقیمانده‌ آن‌ها مستقیما وارد آب‌های پذیرنده خواهد شد. بنابراین لازم است که روش‌های مؤثر و کارامدتری را برای حذف این آلاینده‌ها بکار گرفت.

بابک کاکاوندی مجری طرح، عنوان کرد: روش‌های مورد استفاده در این زمینه اغلب شامل اکسیداسیون شیمیایی، فرآیندهای غشایی، تصفیه یونی و بیولوژیکی، تجزیه‌ فتوشیمیایی و جذب است.

وی ادامه داد: هدف از انجام این کار سنتز یک کاتالیست مغناطیسی برای حذف تتراسایکلین از محیط‌های آبی است. همچنین تلاش شده تا با فناوری نانو روشی اتخاذ شود که منجر به کاهش هزینه و رفع مشکلات ناشی از جداسازی کاتالیست مورد استفاده از محلول تصفیه به روش فیلتراسیون و سانتریفیوژ شود.

کاکاوندی با بیان اینکه کاتالیست سنتز شده «پودرکربن فعال/مگنتیت (PAC/Fe۳O۴ MNPs)» توانایی خوبی را برای حذف تتراسایکلین از خود نشان داده است، افزود: لذا در صورت تولید انبوه می‌تواند به عنوان یک کاتالیست مفید برای تجزیه و اکسیداسیون آلاینده‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

به گفته وی، علاوه بر این با توجه به کارایی بالای کاتالیست مغناطیسی و قابلیت استفاده‌ مجدد و جداسازی سریع آن، از هزینه‌های مربوط به فرایند تصفیه نیز کاسته خواهد شد.

کاکوندی خاطرنشان کرد: لذا با توجه هزینه‌ بالای فرایندهای تصفیه و همچنین مواد مصرفی، این روش می‌تواند به عنوان یک روش کم هزینه، مقرون به صرفه و کارامد مورد استفاده قرار گیرد.

به گفته‌ کاکاوندی نتایج نشان داده که تحت شرایط بهینه مقادیر بالایی از تتراسایکلین و نیز درصد خوبی از کل کربن آلی موجود در نمونه‌ها طی این فرایند و بعد از ۴ مرتبه استفاده از کاتالیست حذف شده است. 

وی افزود: فرایند اکسیداسیون پیشرفته فنتون نوع هموژن (همگن) عمدتا با معایبی نظیر نیاز به بازیافت نمک‌های آهن بعد از تصفیه‌ کاتالیزوری، محدوده «pH» پایین (۲ تا ۴) و تشکیل لجن هیدروکسید فریک در مقادیر pH بالای ۴ همراه است.

کاکاوندی با بیان اینکه برای رفع این مشکلات می‌توان از فرایند فنتون هتروژن (ناهمگن) استفاده کرد، اظهار داشت: در این کار ما به منظور بهره‌گیری از مزایای فرایند «فنتون» نوع «هتروژن» و همچنین جداسازی مغناطیسی کاتالیست از محلول، نانو ذرات اکسید آهن (Fe۳O۴) را بر روی سطح کربن فعال تثبیت کردیم.

وی افزود: در واقع این کاتالیست حامل نانوذرات اکسید آهن دو و سه طرفیتی بوده و می‌تواند سبب تجزیه و حذف ترکیبات آلی و به ویژه تتراسایکلین از نمونه‌ی فاضلاب شود.

مجری طرح افزود: در این کار، ابتدا پودر کربن فعال به روش هم ترکیبی شیمیایی و با کمک نانوذرات اکسید آهن (مگنتیت) مغناطیسی شد و ویژگی‌های ساختاری، سطحی و فیزیکی و شیمیایی کامپوزیت با استفاده از روش‌های« TEM، SEM، VSM، BET، XRD و EDX » مورد بررسی قرار گرفت.

وی ادامه داد: سپس کامپوزیت تهیه شده به عنوان یک کاتالیست برای حذف و تجزیه تتراسایکلین به روش فنتون از محیط‌های آبی و با بررسی تاثیر عواملی از قبیل زمان واکنش، غلظت اولیه آنتی بیوتیک و مقدار کاتالیست، و غلظت پراکسید هیدروژن، مورد استفاده قرار گرفت.

نتایج این کار تحقیقاتی در مجله‌ RSC Advances (جلد ۵، شماره ۱۰۳، سال ۲۰۱۵، صفحات ۸۴۷۱۸ تا ۸۴۷۲۸) منتشر شده و حاصل تلاش‌های مهندس بابک کاکاوندی، دانشجوی دکتری تخصصی بهداشت محیط دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، دکتر نعمت الله جعفرزاده، دکتر افشین تکدستان، اعضای هیات علمی این دانشگاه و همکارانشان است.