بررسي كارايي CoFe2O4 با پايه گرافن در فعال سازي پراكسي مونوسولفات و حذف آموكسي سيلين از محيط هاي آبي

Performance of Graphene-based CoFe2O4 in Activation of peroxymonosulfate and Amoxicillin Removal from Aqueous Solutions

سابقه و هدف: امروزه آموكسي‌سيلين به عنوان مهم ترين و پرمصرف‌ترين آنتي‌بيوتيكي‌ محسوب مي شود كه به‌دليل ايجاد مقاومت در باكتري‌ها مورد توجه خاصي قرار گرفته است. اين تركيب از مسيرهاي مختلفي مانند دفع مستقيم فاضلاب، زائدات پزشكي و دامپزشكي و صنعت و غيره وارد محيط‌ هاي آبي مي‌شود. هدف از اين مطالعه، ارزيابي كارايي نانوكاتاليست گرافن- كبالت مغناطيسي شده در فعال‌سازي پراكسي مونوسولفات براي حذف آموكسي‌ سيلين از محيط‌ هاي آبي بوده است. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه تجربي اكسيد گرافن با استفاده از روش اصلاح شده Hummers از گرافيت سنتز گرديد. سپس نانوكاتاليست گرافن-كبالت مغناطيسي شده طي چند مرحله ساخته شد. خصوصيات بافت و نظم ساختاري نانوكاتاليست ساخته شده با استفاده از روش‌هاي SEM و TEM، EDS و XRD مورد آناليز قرار گرفت. چندين پارامتر بهره برداري مورد بررسي قرار گرفتند كه شامل دوز پراكسي مونوسولفات PMS)، pH) ، مدت زمان واكنش، غلظت كاتاليزور و غلظت اوليه آلاينده بودند. غلظت آموكسي سيلين با استفاده از دستگاه HPLC مورد سنجش قرار گرفت. يافته‌ها: در اين مطالعه نانوكاتاليست G/CoFe2O4 به طور موفقيت آميزي سنتز شد. براساس نتايج به دست آمده، شرايط بهينه براي غلظت پراكسي مونوسولفات Mm 3 ، دوز كاتاليست G/CoFe2O4 0/5 گرم بر ليتر، 6 pH ، زمان واكنش 60 دقيقه و غلظت آموكسي سيلين 10 ميلي گرم بر ليتر به دست آمد. تحت اين شرايط بهينه، درصد حذف آموكسي سيلين، اكسيژن مورد نياز شيميايي (COD) و كل كربن آلي (TOC) به ترتيب 99/27، 83/1 و 61/11 درصد به دست آمد. استنتاج: در اين مطالعه، كاتاليست CoFe2O4 با فعال‌سازي موثر پراكسي مونوسولفات راندمان بالايي در حذف آموكسي سيلين داشت. بنابراين نتايج، فرآيند G/CoFe2O4/PMS مي تواند به عنوان يك فرآيند موثر و با راندمان بالا در تصفيه محلول هاي صنايع مرتبط استفاده گردد.

Background and purpose: Nowadays, amoxicillin is one of the most important and most frequently used antibiotics that has received especial attention as it causes resistance in bacteria. This compound enters the aquatic environment through different routes including sewage and waste disposal of medical centers, veterinary centers and industries. The aim of this study was to evaluate the performance of graphene-cobalt nano-catalyst for activation of peroxymonosulfate and amoxicillin removal from aqueous solutions. Materials and methods: In this experiment, graphene oxide was prepared by Hummers method from natural graphite. Then, magnetic graphene-cobalt nanocatalyst was made in several steps. The structural order and textural properties of the magnetic graphene-cobalt nanocatalyst were studied by EDS, SEM, TEM, and XRD. Several operational parameters were examined including the peroxymonosulfate (PMS) dosage, solution pH, reaction time, catalyst dosage, and initial concentration of amoxicillin. The amoxicillin concentration was quantified by High HPLC. Results: In this study, the graphene-based CoFe2O4 was successfully synthesized. Optimum condition for removal of pollutants was achieved in 3 mM peroxymonosulfate, 0.5 g/L G/CoFe2O4, pH 6.0, 60 m reaction time, and amoxicillin concentrations of 10 mg/L. In this condition, the amoxicillin, chemical oxygen demand (COD) and total organic carbon (TOC) removal efficiency was 99.27%, 83.1%, and 61.11%, respectively. Conclusion: In this study, the graphene-based CoFe2O4 with effective activation of peroxymonosulfate had high efficiency in removal of amoxicillin. According to current study, G/CoFe2O4/PMS process can be used as an effective and efficient process for treatment of aqueous solutions in related industries.