بررسي عملكرد نانوذره تيتانيوم دي اكسيد نقره دوپ (Ag/TiO2) در تخريب فوتوكاتاليستي اريترومايسين

Analysis of Photocatalyst Degradation of Erythromycin with Titanium Dioxide Nanoparticle Modified by Silver

در سال هاي اخير و با پيشرفت فناوري در زمينه شناسايي آلاينده ها با غلظت ناچيز، آنتي بيوتيك اريترومايسين با غلظت هايي در مقياس ng/L تا μg/L در ماتريس هاي زيست محيطي آبي شناسايي شده است. حضور اريترومايسين در چنين غلظت هاي ناچيزي منشاء بروز مخاطرات بسياري براي محيط زيست مي باشد كه از جمله مهم ترين آن ها مي توان به توسعه و گسترش مقاومت آنتي بيوتيكي اشاره كرد. در اين پژوهش با رويكرد رفع محدوديت هاي استفاده از كاتاليست نوري نيمه رساناي 2TiO، براي نخستين بار نانوذره هاي تيتانيوم دي اكسيد نقره دوپ (Ag/TiO2) از نانوذره هاي تجاري تيتانيوم دي كسيد دگوسا (2P25-TiO) با هدف افزايش راندمان فتوكاتاليست نسبت به نمونه تجاري در تخريب آلاينده آنتي بيوتيكي اريترومايسين از روش رسوب نوري سنتز شد. نانوذره هاي سنتز شده با استفاده از آناليزهاي XRD، FE-SEMو DRS پس از شناسايي مورد پژوهش قرار گرفته است. سپس عملكرد فتوكاتاليست سنتز شده با هدف بررسي تاثير دوپ كردن نقره در ساختار تيتانيا و با رويكرد بهينه سازي پارامترهاي عملياتي، تحت تابش هاي فرابنفش مورد ارزيابي قرار گرفت. ميزان تخريب اريترومايسين در شرايط عملياتي بهينه، تحت پرتوهاي فرابنفش براي نمونه 2Ag/TiO، 76.8 % و براي نمونه تجاري برابر با 40.6 % به دست آمد كه اين امر افزايش راندمان عملكرد نانوذره هاي سنتز شده را به نسبت نمونه تجاري به خوبي نشان مي دهد. افزون بر اين، اثر افزودن اكسيدكننده قوي 2O2H نيز به محيط واكنش مورد بررسي قرار گرفت كه بر طبق نتيجه هاي به دست آمده، در غلظت بهينه 2O2H، فتوكاتاليست سنتز شده ميزان تخريبي 89.3 %را براي اريترومايسين نتيجه داد. بنابراين، با توجه به راندمان مناسب تخريب اريترومايسين ناشي از نانوذره هاي سنتز شده در اين پژوهش از يك سو و ناچيز بودن فعاليت آنتي بيوتيكي فراورده هاي به دست آمده از تخريب اكسيداتيو اريترومايسين از سوي ديگر، استفاده از نانوذره هاي (Ag/TiO2) در تصفيه پساب داراي آلاينده ي آنتي بيوتيكي اريترومايسين، به عنوان يك رويكرد نوين مطرح مي باشد.

Advanced Oxidation Procedure (AOPs) and semi-conductive photo-responsive Titanium Dioxide (TiO2) catalysts have proven to be effective in degradation of antibiotic pollutants in aqueous matrices despite the minor issues that currently exist for their industrial application. As to address the current catalytic inefficiencies, silver doped TiO2 nanoparticles have been synthesized from commercial Degussa TiO2 in order to enhance the efficiency of TiO2 photocatalyst in comparison with the commercial TiO2 product in degradation of Erythromycin antibiotic and also to make degradation plausible in the visible irradiation range through optical precipitation. XRD, FE-SEM and DRS methods were implemented to characterize the as-synthesized nanoparticles. The efficiency of the as-synthesized photocatalyst was also investigated to measure the effect of silver doping and also to optimize operational parameters under UV irradiation. As with the improvement in photocatalytic activities, degradation efficiency at optimal operational conditions under UV irradiation was proved to be 76.8% for Ag/TiO2 while commercial TiO2 exhibited a 43.7% efficiency under the same conditions. The effect of strong oxidant like H2O2 was further examined through the addition of H2O2 to the reaction medium and prove to have 89.3% efficiency for Erythromycin degradation at optimal H2O2 concentrations. Positive results from UV experiments as well as H2O2 experiments and the minor antibiotic activity of Erythromycin degradation products exhibits Ag/TiO2 to be a promising future candidate for the treatment of Erythromycin containing Pharmaceutical wastewater.