کارایی روش سطح پاسخ در بهینه‌سازی فرایند حذف ملوکسیکام از محلول‌های آبی با استفاده از نانو‌چندسازه مغناطیسی Fe3O4@HKUST-1

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی/ دانشگاه الزهرا

2 گروه شیمی- دانشگاه الزهرا

چکیده

در این پژوهش، نانوچندسازه مغناطیسی Fe3O4@HKUST-1 با استفاده از روش آب­گرمایی و اصلاح پیش از سنتز تهیه شد. نانوچندسازه مغناطیسی با استفاده از تکنیک‌های FT-IR، SEM، XRD و VSM شناسایی شد و توانایی آن در حذف داروی ضد التهابی غیراستروئیدی ملوکسیکام از محلول‌های آبی مورد مطالعه قرار گرفت. کاربرد گسترده ملوکسیکام و تصفیه ناکارآمد فاضلاب منجر به شناسایی این دارو در منابع آبی شده است که می‌تواند بر سلامت انسان و یا اکوسیستم تأثیر منفی داشته باشد. بنابراین، فرایند حذف ملوکسیکام با Fe3O4@HKUST-1 به عنوان جاذب بررسی شد. تأثیر متغیرهای مؤثر بر فرایند حذف با استفاده از نرم افزار  Design Expert (10.0.7 version)و طرح مرکب مرکزی در روش سطح پاسخ، بررسی شد و شرایط بهینه‌ی آزمایش با عملکرد مطلوب برای متغیرهای موثر از جمله pH (7) ، مقدار جاذب (mg 7/0) و زمان مجاورت جاذب و جذب‌شونده (min 3) به‌دست آمد. بررسی هم­دما جذب، رفتار جذبی مبتنی بر هم­دما فروندلیچ و لانگمویر را تأیید می‌کند. روش سنتز سازگار با محیط‌زیست، فرایند جذب سریع، با هزینه کم، بازده بالا به واسطه‌ی مساحت سطح ویژه‌ی بالا و ساختار متخلخل از مهم‌ترین مزایای نانوچندسازه پیشنهادی به عنوان جاذب است. داده‌های حاصل، کارایی حذف (14/93%) و ظرفیت جذب ( mg g-111/125) بالای جاذب پیشنهادی را نشان دادند.

کلیدواژه‌ها


 
[1] T. Rodenas, I. Luz, G. Prieto, B. Seoane, H.  Miro, A. Corma, F. Kapteijn, F. X. Llabrés i Xamena, J. Gascon, “Metal–organic framework nanosheets in polymer composite materials for gas separation,” Nat. Mater., 14(1), 48-55, 2015.
[2] A. Dhakshinamoorthy, H. Garcia, “Catalysis by metal nanoparticles embedded on metal – organic frameworks,” Chem. Soc. Rev, 41, 5262-5284, 2012.
[3] R. De Andrade, M. F. Oliveira, M. G. C. Da Silva, M. G. A. Vieira, “adsorption of pharmaceuticals from water and wastewater using nonconventional low-cost materials : A review,” Ind. Eng. Chem. Res.,57 (9), 3103-3127 2018.
[8] N. Seedher, S. Bhatia, “Solubility enhancement of cox-2 inhibitors using various solvent systems,” AAPS PharmSciTech, 4, 36-44, 2003.
[10] C. Pizarro, C. Saenz-Gonzalez, N. Perez-del-Notario, M. J. Gonzalez-Saiz, “development of an ultrasound-assisted emulsification-microextraction method for the determination of the main compounds causing cork taint in wines,” J. Chromatogr. A, 1229, 63-71, 2012.
[11] M. Rajabi, M. Kamalabadi, M. Jamali, J. Zolgharnein, N. Asanjarani, “Application of response surface methodology for optimization of ionic liquid-based dispersive liquid–liquid microextraction of cadmium from water samples, Human & experimental toxicology,” 32(6), 620-631, 2013.
[12] D. B. Hibbert, “Experimental design in chromatography: a tutorial review,” J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci., 910, 2-13, 2012.
[13] R. Abhinayaa, G. Jeevitha, D. Mangalaraj, N. Ponpandian, K. Vidhya, J. Angayarkanni, “cytotoxic consequences of halloysite nanotube/iron oxide nanocomposite and iron oxide nanoparticles upon interaction with bacterial, non-cancerous and cancerous cells,” Colloids Surfaces B Biointerfaces,  169, 395-403, 2018.
[14] L. Li, X. L. Liu, M. Gao, W. Hong, G. Z. Liu, L. Fan, B. Hu, Q. H. Xia, L. Liu, G. W. Song, Z. S.  Xu, “The adsorption on magnetic hybrid Fe3O4/HKUST-1/GO of methylene blue from water solution,” J. Mater. Chem. A, 2, 1795-1801, 2014.
[15] M. Mohammadnejad, A. Moeinipour, “Rapid determination of mefenamic acid by ion mobility spectrometry after ultrasound-assisted extraction by HKUST-1 metal-organic framework: a simple strategy for food safety control,” Int. J. Ion Mobil. Spec., 2020.
[16] Q. Zhang, J. Yu  , J. Cai  , R. Song, Y. Cui, Y. Yang, B. Chen, G. Qian, “A porous metal-organic framework with -COOH groups for highly efficient pollutant removal,”  Chem. Commun., 50 (92),14455-14458, 2014.
[17] F. Ke, L. G. Qiu, Y. P. Yuan, F. M. Peng, X. Jiang, A. J. Xie, Y. H. Shen, J. F. Zhu, “Thiol-functionalization of metal-organic framework by a facile coordination-based postsynthetic strategy and enhanced removal of Hg2+ from water,” J. Hazard. Matererials, 196, 36-43, 2011.
 [18] S. Lin, Z. Song, G. Che, A. Ren, P. Li, C. Liu, J. Zhang, “Adsorption behavior of metal–organic frameworks for methylene blue from aqueous solution,” Microporous Mesoporous Mater., 193, 27-34, 2014.
 [21] E. Rappeport, “low temperature infrared spectroscopy of hydrogen in HKUST-1,” Physics and Astronomy, Oberlin College, 2016.
[ 22] T. Peng, A. L. Zhu, Y. N. Zhou, T. Hu, Z. F. Yue, D. D. Chen, G. M. Wang, J. Kang, Ch. L. Fan, Y. Chen, H. Y. Jiang, “Development of a simple method for simultaneous determination of nine subclasses of non-steroidal anti-inflammatory drugs in milk and dairy products by ultra-performance liquid chromatography with tandem mass spectrometry,” J. Chromatogr. B Anal. Technol. Biomed. Life Sci., 933, 15–23, 2013.
[23]    S. M. Siddeeg, A. Amari, M. A. Tahoon, N. S. Alsaiari, F. B. Rebah, “Removal of meloxicam, piroxicam and Cd+2 by Fe3O4/SiO2/glycidyl methacrylate-S-SH nanocomposite loaded with laccase,” Alexandria Engineering Journal, 59, 905–914, 2020.
[24]    S. Liu, Y. Zhao, T. Wang, N. Liang, X. Hou, “Core−shell Fe3O4@MIL-100(Fe) magnetic nanoparticle for effective removal of meloxicam and naproxen in aqueous solution,” J. Chem. Eng. Data, 64, 2997−3007, 2019.
[25] F. V. A. Dutra, B. C. Pires, T. A. Nasscimento, V. Mano, K. B. Borges, “Polyaniline-deposited cellulose fiber composite prepared via in situ polymerization: enhancing adsorption properties for removal of meloxicam from aqueous media,” RSC Adv., 7, 12639, 2017.