ساخت نمونه‌های آزمایشگاهی نانوکامپوزیتی برای حذف آلاینده‌های دارویی در دانشگاه تبریز

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، در دهه‌های اخیر با افزایش صنعتی شدن زندگی مردم، حجم بالای آلاینده‌های دارویی از دغدغه‌های اصلی دولت‌ها شده است. در صورتی ‌که آلاینده‌های دارویی موجود در پساب صنایع داروسازی بدون تصفیه وارد محیط‌زیست شوند، موجب اختلال در اکوسیستم آبی می‌شوند. این آلاینده‌ها با توجه به ساختار خود در مقابل روش‌های تصفیه فیزیکی مانند جذب سطحی توسط کربن فعال، انعقاد و فیلتراسیون غشایی مقاوم هستند. روش سونوکاتالیستی با استفاده از کاتالیست‌های ناهمگن یک روش سریع با عملکرد آسان و با صرفه اقتصادی است که با طیف وسیعی از مواد آلاینده آلی بدون ایجاد مواد جانبی خطرناک واکنش می‌دهد.

به گفته دکتر علیرضا ختائی، هدف از این تحقیق، طراحی یک کاتالیست مناسب با مساحت سطح بالا جهت افزایش راندمان فرایند تخریب مواد آلی موجود در پساب‌ها بوده است. برای این منظور نمونه‌هایی از یک نانوکامپوزیت طراحی شده، و عملکرد آن در حذف ماده دارویی ناپروکسن مورد ارزیابی قرار گرفته است.

وی پیرامون مزایای کاتالیست‌های تولیدی با این نانوکامپوزیت نسبت به روش‌های رایج عنوان کرد: «فرآیند سونوکاتالیستی با استفاده از کاتالیست‌های ناهمگن یکی از روش‌های کارآمد فراِیندهای اکسایش پیشرفته است که برای حذف آلاینده‌های آلی موجود در پساب‌های صنایع مختلف خصوصاً پساب‌های دارویی مورد استفاده قرار می‌گیرد. افزایش مساحت سطح کاتالیست‌های مورد استفاده در این فرآیند، با افزایش تولید رادیکال‌های هیدروکسیل در سطح کاتالیست، موجب افزایش راندمان این فرآیند می‌شود. نانوکامپوزیت ZnO/MMT ، نسبت به ZnO و مونتموریلونیت خالص، از مواد طبیعی در دسترس و ارزان قیمت مانند زئولیت‌ها ساخته شده است».

ختائی با اشاره به نتایج عملکردی نانوکامپوزیت‌های تولیدی مذکور افزود: «نتایج آزمون BET بر روی نانوذرات اکسید روی سنتز شده در بستر زئولیت طبیعی مونتموریلونیت، افزایش مساحت سطح نانوذرات ZnO/MMT را در مقایسه نانوذرات اکسید روی نشان می‌دهد. همچنین تصاویر SEM و TEM نانوکامپوزیت تهیه شده، سنتز موفق نانوذرات اکسید روی را بروی حفرات زئولیت مونتموریلونیت تأیید می‌کند. بعد از تثبیت نانوذرات ZnO روی بستر زئولیت، فعالیت کاتالیستی آن افزایش یافته و راندمان حذف ماده دارویی ناپروکسن با استفاده از نانو کامپوزیت ZnO/MMT به شکل ویژه‌ای بهبود داشته است».

لازم به توضیح است که در این پژوهش نانوکامپوزیت ZnO/MMT طی فرآیند هم رسوبی تهیه شده است. مشخصه‌یابی ساختاری این نانوکاتالیست توسط روش‌های مختلف پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، الکترونی روبشی (SEM) و مساحت سطح سنجی (BET) صورت گرفته است. سپس عملکرد نانو کامپوزیت تهیه شده جهت حذف ماده دارویی ناپروکسن با استفاده از فرایند سونوکاتالیستی هتروژن مورد بررسی قرار گرفته است. تأثیر پارامترهای عملیاتی مانند غلظت اولیه دارو، غلظت کاتالیست، pH اولیه محلول، توان حمام اولتراسونیک و حضور نمک‌های آلی و معدنی بر راندمان حذف ماده دارویی ناپروکسن بررسی شده است.

دکتر علیرضا ختائی، عضو هیأت علمی دانشگاه تبریز و عاطفه کریمی، دانشجوی دکترای همین دانشگاه و محققانی از دانشگاه آتاتورک کشور ترکیه در انجام این طرح همکاری داشته‌اند.