ساخت و مشخصه یابی ایروژل رزورسینول فرمالدهید اصلاح شده به عنوان یک جاذب جهت حذف آنتی بیوتیک اکسی تتراسایکلین از محلول های آبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 کارشناس ارشد، پژوهشکده رنگ و پلیمر، دانشگاه صنعتی امیر کبیر، تهران، ایران

amnc.2021.10.38.7

چکیده

در سال‌های اخیر نگرانی از حضور ترکیبات دارویی به عنوان بخشی از آلاینده‌های نوظهور در حال افزایش است. در این مطالعه، سعی بر آن شد تا با ساخت ایروژل‌هایی با مساحت سطح ویژه‌ی بالا از آن‌ها جهت حذف آنتی بیوتیک اکسی تتراسایکلین استفاده گردد. به همین منطور، ایروژل آلی رزورسینول فرمالدهید با استفاده از روش سل-ژل تحت شرایط محیطی سنتز شد. در ادامه‌ی فرآیند ایروژل های اصلاح شده با استفاده از دو ماده‌ی 1٪ وزنی اکسید گرافن آمین‌دار شده و1٪ متا فنیلن دی آمین اصلاح گردید و نهایتا عملکرد هر سه نمونه به عنوان جاذب تحت پارامترهای مختلف از قبیل pH محلول(12-2)، غلظت اولیه آنتی بیوتیک (100-40 میلی گرم بر گرم)، مقدار جاذب (10-4 میلی گرم) و زمان تماس متفاوت جاذب با آنتی بیوتیک (24-3 ساعت) مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت مشخصه‌یابی نمونه‌های ساخته شده از آزمون‌های FTIR،RAMAN ، XRD، FESEM، BET، CHN، EDSاستفاده شد و سپس بازدهی عملکرد حذف آنتی بیوتیک اکسی تتراسایکلین نمونه های ساخته شده با استفاده از آزمون اسپکتروسکپی UV-Vis ارزیابی گردید. نتایج آزمون BET نشان داد که بیشترین مساحت سطح ویژه مربوط به نمونه‌های ایروژل رزورسینول فرمالدهید-1 درصد وزنی اکسید گرافن آمیندار شده (RF-GOA1) با میزان m2/g 266 است همچنین با توجه به نتایج مشخص شد که میزان ظرفیت جذب در نمونه‌های RF، RF-GOA وRF-PmPDA1 به ترتیب برابر با 6/386، 6/257و 8/277 میلی گرم بر گرم بوده و میزان حذف آنتی بیوتیک اکسی تتراسایکلین برای نمونه‌های ذکر شده به ترتیب برابر با 5/51، 3/77 و 1/70 ٪ می باشد.

کلیدواژه‌ها


 1. BL. Phoon, CC. Ong, M. Shuaib, M. Saheed, PL. Show, JS.
Chang, TC. Ling, SS. Lam, and J C. Juan. “Conventional and
emerging technologies for removal of antibiotics from wastewater.
“ Journal of hazardous materials 400. (2020): 122-961.
2. L.Leng, L. Wei, Q. Xiong, S. Xu, W. Li, S. Lv, Q. Lu, L. Wan,
Z. Wen, and W. Zhou. “Use of microalgae based technology for the
removal of antibiotics from wastewater: A review.” Chemosphere
238 (2020): 124-680.
3. MB. Ahmed, JL. Zhou, HH. Ngo, W. Guo, NS. Thomaidis, J. Xu.
“Progress in the biological and chemical treatment technologies for
emerging contaminant removal from wastewater: a critical review.”
Journal of hazardous materials 323. (2017): 274-298.
4. F. Yu, J. Ma, J. Wang, M. Zhang, J. Zheng. “Magnetic iron oxide
nanoparticles functionalized multi-walled carbon nanotubes for
toluene, ethylbenzene and xylene removal from aqueous solution.”
Chemosphere 146. (2016): 162-172.
5. A. Gülgün, M. Okan, M. Duman, HM. Aydin. “Study on CostEfficient Carbon Aerogel to Remove Antibiotics from Water
Resources.” ACS omega 5, no. 27. (2020): 16635-16644.
6. M. Li, J. Wang, C. Jiao, C. Wang, Q. Wu, Z. Wang. “Magnetic
porous carbon derived from a Zn/Co bimetallic metal–organic
framework as an adsorbent for the extraction of chlorophenols
from water and honey tea samples.” Journal of separation science
39, no. 10. (2016): 1884-1891.
7. G. Aschermann, F. Zietzschmann, M. Jekel. “Influence of
dissolved organic matter and activated carbon pore characteristics
on organic micropollutant desorption.” Water research 133. (2018):
123-131.
8. ME. Fernandez, B. Ledesma, S. Román, PR. Bonelli, AL.
Cukierman. “Development and characterization of activated
hydrochars from orange peels as potential adsorbents for emerging
organic contaminants.” Bioresource technology 183. (2015): 221-
228.
9. M. Zambianchi, M. Durso, A. Liscio, E. Treossi, C. Bettini, ML.
Capobianco, A. Aluigi et al. “Graphene oxide doped polysulfone
membrane adsorbers for the removal of organic contaminants from
water.” Chemical Engineering Journal 326. (2017): 130-140.
10. S. Tian, J. Dai, Y. Jiang, Z. Chang, A. Xie, J. He, R. Zhang,
Y. Yan. “Facile preparation of intercrossed-stacked porous carbon
originated from potassium citrate and their highly effective
adsorption performance for chloramphenicol.” Journal of colloid
and interface science 505 (2017): 858-869.
11. F. Rechberger, M. Niederberger. “Synthesis of aerogels:
from molecular routes to 3-dimensional nanoparticle assembly.”
Nanoscale horizons 2, no. 1 (2017): 6-30.
12. CJ. Brinker, GW. Scherer. Sol-gel science: the physics and
chemistry of sol-gel processing. Academic press, (2013).
13. H. Maleki, N. Hüsing. “Current status, opportunities and
challenges in catalytic and photocatalytic applications of
aerogels: Environmental protection aspects.” Applied Catalysis B:
Environmental 221. (2018): 530-555.
14. JE. Amonette, J. Matyáš. “Functionalized silica aerogels
for gas-phase purification, sensing, and catalysis: A review.”
Microporous and Mesoporous Materials 250. (2017): 100-119.
15. H. Li, J. Li, A. Thomas, Y. Liao. “Ultra-High Surface Area
Nitrogen-Doped Carbon Aerogels Derived From a SchiffBase Porous Organic Polymer Aerogel for CO2 Storage and
Supercapacitors.” Advanced Functional Materials 29, no. 40.
(2019): 1904785.
16. J. Xi, Y. Li, E. Zhou, Y. Liu, W. Gao, Y. Guo, J. Ying, Z.
Chen, G. Chen, C. Gao. “Graphene aerogel films with expansion
enhancement effect of high-performance electromagnetic
interference shielding.” Carbon 135. (2018): 44-51.
17. Z. Shariatinia, A. Esmaeilzadeh. “Hybrid silica aerogel
nanocomposite adsorbents designed for Cd (II) removal from
aqueous solution.” Water Environment Research 91, no. 12.
(2019): 1624-1637.
18. O. Czakkel, K. Marthi, E. Geissler, K. László. “Influence of
drying on the morphology of resorcinol–formaldehyde-based
carbon gels.” Microporous and Mesoporous Materials 86, no. 1-3
(2005): 124-133.
19. D. Fairén-Jiménez, F. Carrasco-Marín, C. Moreno-Castilla.
“Porosity and surface area of monolithic carbon aerogels prepared
using alkaline carbonates and organic acids as polymerization
catalysts.” Carbon 44, no. 11 (2006): 2301-2307.
20. D.Qiao, Z.Li, J. Duan, and X. He. “Adsorption and
photocatalytic degradation mechanism of magnetic graphene
oxide/ZnO nanocomposites for tetracycline contaminants. “
Chemical Engineering Journal 400 (2020): 125-952.
21. M.Li, Y. Liu, C. Yang, S. Liu, X. Tan, Y. He, N. Liu, L. Zhou, X.
Cai, and J. Wen. “Effects of heteroaggregation with metal oxides
and clays on tetracycline adsorption by graphene oxide. “ Science
of The Total Environment 719 (2020): 137-283.
22. Y.Ai, Y. Liu, Y. Huo, C. Zhao, L. Sun, B. Han, X. Cao, and
X. Wang. “Insights into the adsorption mechanism and dynamic
behavior of tetracycline antibiotics on reduced graphene oxide
(RGO) and graphene oxide (GO) materials.” Environmental
Science 11 (2019): 3336-3348.
23. Q. Yao, B. Fan, Ye. Xiong, C. Jin, Q. Sun, C. Sheng. “3D
assembly based on 2D structure of cellulose nanofibril/graphene
oxide hybrid aerogel for adsorptive removal of antibiotics in
water.” Scientific reports 7, no. 1 (2017): 1-13.
24. S. Motahari, M. Nodeh, K. Maghsoudi. “Absorption of heavy
metals using resorcinol formaldehyde aerogel modified with amine
groups.” Desalination and Water Treatment 57, no. 36 (2016):
16886-16897.
25. SH. Kwon, E. Lee, BS. Kim, SG. Kim, BJ. Lee, MS. Kim, JC.
Jung. “Activated carbon aerogel as electrode material for coin-type
EDLC cell in organic electrolyte.” Current Applied Physics 14, no.
4 (2014): 603-607.
26. BST. Sembodo, H. Sulistyo, WB. Sediawan, M. Fahrurrozi.
  “Effect of sodium carbonate catalyst weight on production of biooil via thermochemical liquefaction of corncobs in ethanol-water
solution.” In AIP Conference Proceedings, vol. 1931, no. 1, p.
030009. AIP Publishing LLC, 2018.
27. M. Aghabararpour, M. Mohsenpour, S. Motahari. “Effect
of crosslinker molecular structure on mechanical and thermal
properties of resorcinol formaldehyde aerogel.” Materials Research
Express 6, no. 7 (2019): 075059.
28. Q. Yao, B. Fan, Y. Xiong, C. Jin, Q. Sun, C. Sheng. “3D
assembly based on 2D structure of cellulose nanofibril/graphene
oxide hybrid aerogel for adsorptive removal of antibiotics in
water.” Scientific reports 7, no. 1 (2017): 1-13.
29. L. Jin, L. Huang, L. Ren, Y. He, J. Tang, S. Wang, W. Yang,
H. Wang, L. Chai. “Preparation of stable and high-efficient poly
(m-phenylenediamine)/reduced graphene oxide composites for
hexavalent chromium removal.” Journal of Materials Science 54,
no. 1 (2019): 383-395.
30. W. Yu, L. Zhang, H. Wang, L. Chai. “Adsorption of Cr (VI)
using synthetic poly (m-phenylenediamine).” Journal of hazardous
materials 260 (2013): 789-795.
31. RS. Dassanayake, N. Abidi. “CELLULOSE AEROGELS:
PREPARATION, CHARACTERIZATION AND
APPLICATIONS.” COTTON FIBRES: 207.
32. SJ. Taylor, MD. Haw, J. Sefcik, AJ. Fletcher. “Gelation
mechanism of resorcinol-formaldehyde gels investigated by
dynamic light scattering.” Langmuir 30, no. 34 (2014): 10231-
10240.
33. Z. Ling, G. Wang, Q. Dong, B. Qian, M. Zhang, C. Li, J. Qiu.
“An ionic liquid template approach to graphene–carbon xerogel
composites for supercapacitors with enhanced performance.”
Journal of Materials Chemistry A 2, no. 35 (2014): 14329-14333.
34. S. Wang, D. Ábrahám, F. Vallejos-Burgos, K. Laszlo, E.
Geissler, K. Takeuchi, M. Endo, K. Kaneko. “Distorted graphene
sheet structure-derived latent nanoporosity.” Langmuir 32, no. 22
(2016): 5617-5622.
35. Z. Ling, G. Wang, Q. Dong, B. Qian, M. Zhang, C. Li, J. Qiu.
“An ionic liquid template approach to graphene–carbon xerogel
composites for supercapacitors with enhanced performance.”
Journal of Materials Chemistry A 2, no. 35 (2014): 14329-14333.
36. Y. Qiufang. “3D assembly based on 2D structure of cellulose
nanofibril/graphene oxide hybrid aerogel for adsorptive removal of
antibiotics in water.” Scientific reports 7.1 (2017): 1-13
37. C. Gu, KG. Karthikeyan, SD. Sibley, JL. Pedersen.
“Complexation of the antibiotic tetracycline with humic acid.”
Chemosphere 66, no. 8 (2007): 1494-1501.
38. PH. Chang, Zh. Li, TL. Yu, S. Munkhbayer, TH. Kuo, YC.
Hung, JS. Jean, KH. Lin. “Sorptive removal of tetracycline from
water by palygorskite.” Journal of Hazardous Materials 165, no.
1-3 (2009): 148-155.