Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Dinari,Mohsen Mohammadi,Mohammad Reza Ehsani
محمد دیناری (استاد مشاور) محسن محمدی (استاد راهنما) محمدرضا احسانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Javad Imanipoor
جواد ایمانی پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Adsorptive Removal of Amoxicillin Antibiotic from Wastewater using MIL-53(Al) Metal-organic framework and Modified Montmorillonite K10 Clay
The increasing concerns on antibiotics in water require a prompt action to remove them in wastewater treatment processes. Efficient adsorption of amoxicillin (AMX) antibiotics from wastewater remains a serious task for public health and environmental protection. In this study, adsorptive removal of AMX antibiotic from wastewater is presented using MIL-53(Al) metal-organic framework (MOF) and montmorillonite K10 clay modified (Organoclay). These adsorbents were synthesized and characterized by N 2 adsorption-desorption isotherm (BET method), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-rey diffraction (XRD), fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), thermogravimetric (TGA), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), dynamic light scattering (DLS) and Zeta potential methods. MOF had high surface area (1288 m 2 g -1 ) and was thermally stable until temperature of 500 degrees Celsius. Organoclay was layer structure and had much interlayer space for adsorption of antibiotic. Batch adsorption experiments were carried out using MOF and organoclay. The high surface area and high porosity diameter of MOF, also the layer structure and much interlayer space of organoclay presented significant adsorption capacity with faster kinetics. About 92% of AMX was adsorbed in 10 min with both adsorbents and equilibriumed in 60 min. Kinetic data were fitted by pseudo first order model and pseudo second order model. The kinetic data were better fitted with the pseudo second order model. The isothermal data were fitted by Langmuir model and Freundlich model. The isothermal data were best fitted with the Langmuir model. The adsorption capacity of MOF at 303 K is 758.5 mg g -1 , also for organoclay at 303 K is 647.7 mg g -1 . The thermodynamic studies showed that the adsorption with both adsorbents were spontaneous and exothermic process. The high adsorption capacity of MOF is attributted to ?-? stacking, hydrogen bonding and electrostatic interactions. The high adsorption capacity of organoclay is attributted to hydrophobic interactions, hydrogen bonding and electrostatic interactions. Moreover, adsorbents showed a good reusability with the adsorption capacity decreasing about (3-5%) after reuse for four cycles.
افزایش نگرانی‌ها درباره وجود آنتی بیوتیک ها در آب، نیازمند یک اقدام فوری برای حذف آن ها در فرآیندهای تصفیه پساب است. حذف مؤثر آنتی بیوتیک های آموکسی سیلین از پساب یک وظیفه جدی برای سلامتی عموم و حفظ و ابقای محیط‌ زیست است. در این پژوهش، حذف جذبی آنتی بیوتیک آموکسی سیلین از پساب با استفاده از جاذب های شبکه آلی-فلزی و خاک رس اصلاح شده بررسی شده است. این جاذب ها در ابتدا سنتز شدند و سپس با آنالیزهای تخلخل سنجی جذب و واجذب نیتروژن، میکروسکوپ الکترونی پیمایشی گسیل میدانی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، پراش پرتو ایکس، طیف بینی تبدیل فوریه زیر قرمز، پراش انرژی پرتو ایکس، وزن سنجی گرمایی، تفرق نور پویا و پتانسیل زتا مشخصه یابی شدند. شبکه آلی-فلزی MIL-53(Al) دارای مساحت سطح بالای 1288 متر مربع بر گرم است و تا دمای 500 درجه سلیسیوس نسبت به گرما پایدار است. خاک رس مونت موریلونیت K10 اصلاح شده با آمینواسید متیونین ساختار لایه‌لایه‌ای داشته و وقتی با سورفکتانت متیونین اصلاح می شود، فضای درون لایه‌ای آن افزایش یافته و میزان آنتی بیوتیک بیشتری جذب می کند. آزمایش های جذب سطحی، با استفاده از هر دو جاذب انجام شدند. مساحت سطح بالای شبکه آلی-فلزی؛ همچنین ساختار لایه‌لایه‌ای و فضای درون لایه‌ای زیاد خاک رس اصلاح‌شده با سورفکتانت آمینواسید متیونین، ظرفیت جذب قابل‌توجه همراه با سینتیک سریع این دو جاذب را نشان داد. حدود 92 درصد آنتی بیوتیک آموکسی سیلین در مدت ‌زمان تماس 10 دقیقه با هر دو جاذب، جذب شدند و در مدت‌ زمان 60 دقیقه به تعادل رسیدند. داده های تجربی با مدل های سینتیکی شبه مرتبه اول و دوم برازش شدند. این داده ها تطابق بهتری با مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم داشتند. به‌ علاوه داده‌های تجربی با مدل های ایزوترم لانگمویر و فروندلیچ برازش شدند که با مدل ایزوترم لانگمویر بهترین تطابق ممکن را نشان دادند. در مورد شبکه آلی-فلزی با ایزوترم لانگمویر، بالاترین ظرفیت جذب در دمای 303 کلوین، 5/758 میلی‌گرم بر گرم به دست آمد. همچنین برای خاک رس اصلاح شده، بالاترین ظرفیت جذب در دمای 303 کلوین، 7/647 میلی‌گرم بر گرم به دست آمد. بررسی های ترمودینامیکی برای هر دو جاذب انجام شدند. نتایج ترمودینامیکی نشان دادند که فرآیند جذب آنتی بیوتیک آموکسی سیلین با هر دو جاذب، خود به خودی و گرمازا است. ظرفیت جذب بالا برای شبکه آلی-فلزی، به برهمکنش های ?-?، پیوند هیدروژنی و برهمکنش های الکتروستاتیکی نسبت داده می شود. ظرفیت جذب بالا برای خاک رس اصلاح شده به برهمکنش های آب‌گریزی، پیوند هیدروژنی و برهمکنش های الکتروستاتیکی نسبت داده می شود. به‌ علاوه، جاذب ها احیای خوبی را با کاهش 3 تا 5 درصد از ظرفیت جذب بعد از چهار مرحله جذب از خود نشان دادند. کلمات کلیدی: شبکه آلی-فلزی، خاک رس اصلاح شده، جذب سطحی، آنتی بیوتیک آموکسی سیلین

ارتقاء امنیت وب با وف بومی