تجزيه فوتوكاتاليستي آنتي‌بيوتيك تتراسايكلين از محلول‌هاي آبي با استفاده از UV/TiO2 و UV/TiO2/H2O2

Photocatalytic Degradation of Tetracycline Antibiotic from Aqueous Solutions Using UV/TiO2 and UV/H2O2/TiO2

هدف از اين مطالعه بررسي كارايي فرايندهاي فوتوكاتاليستي UV/TiO2و UV/H2O2/TiO2 در حذف آنتي بيوتيك تتراسايكلين از محلولهاي آبي ميباشد. روش كار: اين مطالعه از نوع تجربي- كاربردي بود كه بهصورت ناپيوسته در مقياس آزمايشگاهي صورت پذيرفت و در آن تاثير پارامترهاي مختلفي از قبيل غلظت اوليه تتراسايكلين، غلظت دي اكسيد تيتانيوم (TiO2)، غلظت پراكسيد هيدروژن (H2O2)، زمان تماس و pH مورد بررسي قرار گرفت. در تمام مراحل آزمايش حجم نمونهها 250 ميليليتر در نظر گرفته شد. كليه آزمايشات در يك راكتور 500 ميلي ليتري، در دماي آزمايشگاه (2±24 درجه سلسيوس) با استفاده از همزن مغناطيسي با سرعت150 دور در دقيقه انجام گرديد. يافته ها: نتايج حاصله نشان داد كه pH نقش مهمي در حذف آنتي بيوتيك تتراسايكلين در فرايند UV/TiO2 دارد. با افزايش زمان تماس و غلظت TiO2 راندمان حذف افزايش يافت، ولي غلظت TiO2 بيشتر از 1 گرم در ليتر و زمان تماس بيشتر از 90 دقيقه تاثير چشمگيري در راندمان حذف نداشت. حداكثر راندمان حذف (4/91%) در 5 = pH، غلظت TiO2 1 گرم در ليتر، غلظت اوليه تتراسايكلين 27 ميلي گرم در ليتر و زمان تماس 90 دقيقه به دست آمد. تجزيه فتوكاتاليستي تتراسايكلين به خوبي از مدل سينتيكي درجه اول كاذب (99/0= R2) پيروي ميكرد. افزودن H2O2 به ميزان 100 ميلي گرم در ليتر در 5 = pH و غلطت TiO2 معادل 1 گرم در ليتر منجر به حذف كامل تمامي غلطتهاي مختلف تتراسايكلين به كار رفته در اين مطالعه بعد از 30 دقيقه زمان تماس گرديد. نتيجه گيري: نتايج حاصل از اين مطالعه نشان داد كه فرايند فتوكاتاليستي UV/H2O2/TiO2 يك فرايند بسيار موثر بوده و ميتوان از اين فرايند براي حذف آنتي بيوتيك تتراسايكلين از محلولهاي آبي استفاده نمود

Background & Objectives: This study aimed to investigate the efficiency of Photocatalytic processes of UV/TiO2 and UV/H2O2/TiO2 on removal of tetracycline antibiotic from aqueous solution. Methods: All experiments were undertaken in lab scale and batch system. The effects of various parameters such as tetracycline (TC) initial concentrations, TiO2 and H2O2 concentrations, contact time, and pH were investigated. Sample volume for all the experiments was 250 ml. All the experiments were done in a 500 ml reactor at the temperature of 24±2 ˚C using a magnetic mixer at 150 rpm. Results: Results showed that pH plays an important role on removal of TC antibiotic by UV/TiO2 process. Removal efficiency was increased with increasing contact time and TiO2 concentration. However, increasing contact time to >90 minutes and TiO2 concentrations to above 1 g/L had no significant effect on removal efficiency. Maximum removal efficiency (i.e. 91.4 %) was obtained at pH=5, TiO2 concentration of 1.0 g/L, TC initial concentration of 27 mg/L, and contact time of 90 minutes. Photocatalytic degradation of tetracycline well followed Pseudo-first order kinetics model (R2=0.99). Addition of 100 mg/l H2O2 at pH= 5 and TiO2 concentration of 1.0 g/L resulted in complete removal of all the TC concentrations used in the study, after 30 min. Conclusion: The results of this study suggested that UV/H2O2/TiO2 photocatalytic process is an effective process and can be used to remove TC antibiotic from aqueous solution.