بررسي كارايي نانو هيدروكسيد لايه‌اي دوگانه آلومينيوم- منيزيم در حذف داروها از محيط ‌هاي آبي و تعيين شرايط بهينه جذب

Evaluation of the Efficiency of Double Aluminum-Magnesium Layered Nano-Hydroxide in Removal of Pharmaceuticals from Aquatic Solutions and Determination of Optimal Adsorption

مقدمه: آنتي‌بيوتيك‌ها و متابوليت‌هاي آن‌ها به عنوان آلاينده‌هاي خطرناك و مواد غير قابل تجزيه بيولوژيكي شناخته مي‌شوند كه به طور بالقوه در فرآيند تصفيه فاضلاب حذف نمي‌شوند؛ بنابراين حذف اين تركيبات از محيط‌هاي آبي ضروري است؛ لذا هدف اين پژوهش استفاده از نانو هيدروكسيدهاي لايه‌اي دوگانه براي حذف داروهاي كاربامازپين، سفالكسين و سيپروفلوكساسين بود. روش‌ها: در اين مطالعه تجربي مشخصات نانو هيدروكسيد لايه‌اي دوگانه آلومينيوم- منيزيم مورد استفاده با تكنيك‌هاي تخصصي اسكن ميكروسكوپ الكتروني، اسپكتروسكوپي مادون قرمز فوريه، پراش اشعه ايكس و پراكندگي ديناميكي نور بررسي شد. جهت تعيين كارايي اين جاذب؛ اثر pH‌، دوز جاذب، زمان تماس و غلظت اوليه آنتي‌بيوتيك‌ها بررسي و ايزوترم‌ها و سنتيك‌هاي جذب تعيين شد. نتا‌يج: مطابق آناليز SEM و TEM مشخص گرديد كه جاذب سنتز شده به شكل شش وجهي بوده و اندازه آن در محدوده 200 تا 1000 نانومتر هست. نتايج آناليز XRD و FTIR نيز نشان داد كه جاذب از نوع هيدروكسيد‌هاي لايه‌اي دوگانه است. بيشترين ميزان حذف آنتي‌بيوتيك‌ها در زمان تماس 120 دقيقه، pH معادل 9، دوز جاذبg/L 8 و غلظت mg/L 30 براي هر سه نوع دارو مشاهده شد كه به ترتيب براي داروهاي كاربامازپين، سفالكسين و سيپروفلوكساسين برابر 94%، 91‌% و 97‌% بود. بررسي ايزوترم و سينتيك جذب نشان داد كه داده‌هاي جذب با مدل فروندليچ و سينتيك شبه درجه دوم تطابق بيشتري دارند. بحث و نتيجه‌گيري: نتايج حاصل از اين مطالعه نشان داد كه جاذب هيدروكسيدهاي لايه‌اي دوگانه، توسط روش هيدروليز اوره سنتز شده كارايي بالايي در حذف دارو‌هاي كاربامازپين، سفالكسين و سفالكسين دارد.

Background: Antibiotics and their metabolites are known as dangerous non-degradable substances that potentially remain after the wastewater treatment process. Therefore, it is necessary to remove these compounds from aqueous solutions. This study aimed to use layered double nano-hydroxides to remove carbamazepine, cephalexin, and ciprofloxacin. Methods: In this experimental study the characteristics of double aluminum-magnesium layered nano-hydroxide were investigated by SEM, FTIR, XRD, and DLS. In order to determine the removal efficacy of this adsorbent; the effects of pH, adsorbent dose, contact time and initial concentration of antibiotics was investigated and the isotherms and kinetics of absorption were determined. Results: According to the SEM and TEM analysis, the synthesized adsorbent had a hexagonal shape and its size ranged from 200 to 1000 nm. The analysis of XRD and FTIR showed that the adsorbent is a layered double hydroxide. The highest removal rate of antibiotics was observed at the contact time of 120 min, pH of 9, the adsorbent dose of 8 g/L and concentration of 30 mg/L for all three types of antibiotics which was 94%, 91% and 97% for carbamazepine, cefalexin, and ciprofloxacin respectively. The study of isotherm and kinetics showed that absorption data were more consistent with the Freundlich model and pseudo-second-order kinetics. Conclusion: The results of this study showed that layered double hydroxide that was synthesized by urea hydrolysis, had high efficacy in the treatment of carbamazepine, cephalexin, and ciprofloxacin.