نانوساختارهای تهیه شده از کانی طبیعی ایلمنیت برای تخریب سریع آلاینده دارویی فورازولیدون با فرایند فنتون ناهمگن

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 6، دوره 16، شماره 3، آذر 1401، صفحه 58-74   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jacr.2022.1959753.2044

نویسندگان

حمیده حقیقت^{* 1}؛ مهرانگیز فتحی نیا¹؛ سیاوش فتحی نیا²

¹استادیار گروه شیمی، دانشگاه فرهنگیان، تهران، ایران.

²دانشجوی دکتری مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران.

چکیده

 در این مطالعه برای نخستین بار نانوساختارهای ایلمنن-هماتن از کانی طبیعی ایلمنیت با ­روش لایه­برداری فیزیکی در فاز مایع در حضور امواج فراصوت برای تخریب سریع آلاینده دارویی فورازولیدون تهیه شدند. هدف از پژوهش حاضر افزایش بازده کاهش آهن (II) در فرایند فنتون ناهمگن با تهیه نانوساختارهای ایلمنن-هماتن از کانی طبیعی آن بود. کارایی حلال­های آلی مانند دی­متیل­فرمامید، N-متیل-2-پیرولیدین، ایزوپروپیل و تولوئن برای تولید نانوساختارهای مربوط طی فرایند لایه­برداری در حضور امواج فراصوت و همچنین، کارایی نانوکاتالیست به­دست­آمده در فرایند فنتون ناهمگن برای تخریب آلاینده دارویی فورازولیدون بررسی شد. مطالعه­ها نشان داد فرایند لایه­برداری در فاز مایع با امواج فراصوت در حضور حلال دی­متیل­فرمامید موفقیت­آمیز بوده و شکاف باند نوار به­ترتیب از 57_/3 در کانی طبیعی ایلمنیت به 2_/2 الکترون ولت در نانوکاتالیست تهیه­شده از آن کاهش یافت، به­گونه­ای­که قابلیت جذب نور و بازده تخریب آلاینده دارویی فورازولیدون تحت نور مرئی افزایش و پس از 60 دقیقه به بیشینه 5_/95% رسید. مقادیر بهینه عامل­های مؤثر برای تخریب فورازولیدون از راه طراحی آزمایش با روش سطح پاسخ (RSM) در نرم­افزار Design-Expert7 مدل‌سازی شد. ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی نانوکاتالیست تهیه­شده با روش­های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM)، طیف­سنجی تفکیک انرژی (EDS)، نقشه­برداری نقطه­ای، طیف­سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)، طیف­سنجی فلوئورسانس پرتو ایکس (XRF)، BET و طیف‌سنجی بازتابی پخشی (DRS) و تکرارپذیری نانوکاتالیست تهیه­شده در طول 6 چرخه از فرایند، بررسی شد. ویژگی­های کاتالیست به­کارگرفته­شده در چرخه تکرارپذیری نیز با    روش­های XRD و FTIR بررسی شد.

کلیدواژه‌ها

لایه‌برداری فاز مایع؛ امواج فراصوت؛ فرایند فنتون ناهمگن؛ کانی طبیعی ایلمنیت؛ فورازولیدون

مراجع

[1] Neyens, E.; Baeyens, J.; Journal of Hazardous Materials 98, 33-50, 2003.

[2] Gotvajn, A.Z.; Konean, Z.J.; Research Chemistry 40, 463-474, 2005.

[3] Carriazo, J.; Guelou, E.; Barrault, J.; Tatibouet, J.M.; Molina, R.; Moreno, S.; Catalysis Today 107, 126-132, 2005.

[4] Soon, A.N.; Hameed, B.H.; Desalination 269, 1-16, 2011.

[5] Liu, C.J.; Vissokov, G.P.; Jang, B.W.L.; Catalysis Today 72 173-184, 2002.

[6] Sun, J.H.; Shi, S.H.; Lee, Y.F.; Sun, S.P.; Chemical Engineering Journal 155, 680-683, 2009.

[7] Ghanbari, H.; Shafikhani, M.A.; Daryalaal, M.; Ceram. Int. 45, 20051-20057, 2019.

[8] Masoumi, Z.; Tayebi, M.; Lee, B.K.; Ultrasonics sonochemistry 72, 105403, 2021.

[9] Nicolosi, V.; Chhowalla, M.; Kanatzidis, M.G.; Strano, M.S.; Coleman, J.N.; Science 340, 1226419-18, 2013.

[10] Tyurnina, A.V.; Tzanakis, I.; Morton, J.; Mi, J.; Porfyrakis, K.; Maciejewska, B.M.; Grobert, N.; Eskin, D. G.; Carbon 168, 737- 747, 2020.

[11] Zhou, Z.; Li, L.; Liu, X.; Lei, H.; Wang, W.; Yang, Y.; Wang, J.; Cao, Y.; Journal of Molecular Liquids 324, 115116, 2021.

[12] Munonde, T.S.; Zheng, H.; Nomngongo, P.N.; Ultrason. Sonochem. 59, 104716, 2019.

[13] Hu, X.Z.; Xu, Y.; Yediler, A.; Journal of Agricultural and Food Chemistry 55, 1144-1149, 2007.

[14] Ali, B.H.; General Pharmacology: The Vascular System 20, 557-563, 1989.

[15] Babulal, S.M.; Chen, T.W.; Chen, S.M.; Al-Onazi, W.A.; Al-Mohaimeed, A.M.; Catalysts 11, 1397, 2021.

[16] Timperio, A.M.; Kuiper, H.A.; Zolla, L.; Xenobiotica 33, 153-167, 2003.

[17] Aronson, J.K.; "Furazolidone, in Meyler's Side Effects of Drugs", Sixteenth Edition, Elsevier, Oxford, 465, 2016.

[18] Zolfaghari, R.; Rezai, B.; Bahri, Z.; Mahmoudian, M.; Journal of Sustainable Metallurgy 6, 643-658, 2020.

[19] Parapari, P.S.; Irannajad, M.; Mehdilo, A.; Minerals Engineering 92, 160- 167, 2016.

[20] García-Muñoz, P.; Pliegoa, G.; Zazoa, J.A.; Bahamonde, A.; Casas, J.A.; Journal of Environmental Chemical Engineering 4, 542-548, 2016.

[21] Gao, B.; Yang, C.; Chen, J.; Ma, Y.; Xie, J.; Zhang, H.; Wei, L.; Li, Q.; Du, J.; Xu, Q; RSC Advances 7, 54594-54602, 2017.

[22] Thistlethwaite, P.J.; Hook, M.S.; Langmuir 16, 4993-4998,2000.

[23] Peck, A.S.; Raby, L.H.; Wadsworth, M.E.; AIME 235, 301-307, 1966.

[24] Prakash, S., Das, B.; Mohanty, J.K.; Venugopal, R.; International Journal of Mineral Processing 57, 87-103, 1999.

[25] Wang, Y.H.; Yu, F.S.; Journal of China University of Mining and Technology 17, 35-39, 2007.

[26] Zhu, Y.-G.; Zhang, G.-F.; Feng, Q.-M.; Yan, D.-C.;  Wang, W.-Q.; Transactions of Nonferrous Metals Society of China 21, 1149-1154. 2011.

[27] Ghamami, Sh.; Kazemi, A.; Bagheri, N.; Journal of Applied Chemistry 55, 189-206, 2019.

[28] Yao, Z.-M.; Li, Z.-H.; Zhang, Y.; J. Colloid Interface Sci. 266, 382-389, 2003.

[29] Chen, Y.H.; Synthesis 357, 136-139, 2011.

[30] Kasiri, M.B.; Aleboyeh, H.; Aleboyeh, A.; Applied Catalysis B: Environmental 84, 9-15, 2008.

[31] Tekbaş, M.; Yatmaz, H.C.; Bektaş, N.; Microporous and Mesoporous Materials 115, 594-602, 2008.

[32] Chen, A.; Ma, X.; Sun, H.; Journal of Hazardous Materials 156, 568-575, 2008.

[33] Lam, F.L.Y.; Hu, X.; Catalysis Communications 8, 2125-2129, 2007.

[34] Neamţu, M.; Zaharia, C.; Catrinescu, C.; Yediler, A.; Macoveanu, M.; Kettrup, A.; Applied Catalysis B: Environmental 48, 287-294, 2004.

[35] Liu, Ch.-J.; Zou, J.; Yu, K.; Cheng, D.; Han, Y.; Zhan, J.; Ratanatawanate Ch.; Jang B.W.-L.; Pure and Applied Chemistry 78, 1227-1238, 2006.

[36] Liu, Y.; Wang, X.; Sun, Q.; Yuan, M.; Sun, Zh.; Xia, S.; Zhao, J.; Journal of Hazardous Materials 424, 127387, 2022.

[37] Gu, X.; Zhao, Y.; Sun, K.; Vieira, C.L.Z.; Jia, Z.; Cui, C.; Wang, Z.; Walsh, A.; Huang, S.; Sonochem 58, 104630, 2019.