previous next

جلسه دفاع از پایان نامه آقای نظام الدین منگلی زاده دانشجوی (Ph.D) رشته مهندسي بهداشت محيط

 تحت عنوان «ساخت الکترود های Ti/TiO2 و CNTs/Fe3O4 و بررسی راندمان آن در فرآیندهای الکتروشیمیایی سه بعدی و الکتروفنتون سه بعدی در حذف داروهای دیکلوفناک و مفنامیک اسید از محلول های آبی» به راهنمایی آقای  دکتر حمید رضا پورزمانی و مشاوره آقای  دکتر یعقوب حاجی زاده روز دوشنبه ۵ شهریور ۹۷ در دفتر گروه برگزارشد 

چکيده
مقدمه و هدف: داروهای ضد التهاب غیر استروئیدی (NSAIDs) یک گروه ناهمگن از ترکیبات دارویی است که دارای ویژگی های ضد تب، ضد التهاب و ضد درد بوده و با توجه به ساختار شیمیایی آنها در محیط زیست به صورت طولانی باقی می ماند. هدف از انجام این مطالعه ساخت الکترود Ti/TiO2-RuO2  و الکترود ذرهای MWCNTs/Fe3O4 و تعیین کارایی آنها در فرآیند جدید الکتروشیمیایی سه بعدی و الکتروفنتون سه بعدی (۳DEF) به منظور تجزیه مفنامیک اسید و دیکلوفناک از محلولهای آبی و ارزيابي آنها به روش سطح پاسخ میباشد. 
مواد و روش‌ها: در اين پژوهش، الکترودهای Ti/TiO2-RuO2 به روش رنگ آمیزی و MWCNTs/Fe3O4 به روش هم ترسیبی سنتز شدند. متدولوژی سطح پاسخ (RSM) بر پایه طراحی مرکب مرکزی (CCD) برای طراحی آزمایشات، آنالیز و بهینه سازی متغیرهای pH، غلظت اولیه دارو، دانسیته جریان، غلظت اولیه الکترود ذره ای و زمان واکنش در فرآیندهای الکتروشیمیایی سه بعدی و الکتروفنتون سه بعدی مورد استفاده قرار گرفت. بعد از تعیین شرایط بهینه، عملکرد الکتروکاتالیستی فرآیند های مذکور در مقایسه با فرآیند های دو بعدی مورد بررسی قرار گرفت. پایداری و قابلیت استفاده مجدد الکترود ذره ای MWCNTs و  MWCNTs/Fe3O4در ۱۰ سیکل متوالی تحت شرایط عملیاتی بهینه مورد بررسی قرارگرفت. علاوه بر این، محصولات واسطه واکنش مفنامیک اسید و دیکلوفناک در سیستم های ۳DE و ۳DEF بوسیله گازکروماتوگرافی- اسپکترومتری جرمی (GC-MS) شناسایی شده و مسیر احتمالی تجزیه داروها پیشنهاد داده شد. در نهایت فرآیند احیای الکتروشیمیایی جاذب های MWCNTs  و MWCNTs/Fe3O4 با استفاده از راکتور الکترولیز حاوی الکترود آند Ti/TiO2-RuO2 و الکترود کاتد گرافیت مورد بررسی قرار گرفت. 
نتایج: آنالیزهای مختلف SEM-EDX، XRD و FTIR نشان دادند که الکترود Ti/TiO2-RuO2 و الکترود ذره ای MWCNTs/Fe3O4 به طور موفقیت آمیزی سنتز شده و در فرآیند نو الکتروفنتون سه بعدی مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج بدست آمده از مدل RSM یک ارتباط آماری معنی داری بین مقادیر آزمایشگاهی و مقادیر پیش بینی شده تجزیه داروها در هر دو فرآیند را نشان داد. حداکثر بازدهی تجزیه مفنامیک اسید( ۶/۹۷%) و دیکلوفناک (۶/۹۹%) بوسیله فرآیند الکتروشیمیایی سه بعدی تحت شرایط اپتیمم تزدیک به pH  8/3، غلظت اولیه دارو mg/l 4، دانسیته جریان mA/cm2  20، غلظت الکترود ذره ای mg/l  70 و زمان واکنش ۸۵ دقیقه اتفاق افتاد. این درحالی که تقریبا همین میزان تجزیه بوسیله فرآیند الکتروفنتون سه بعدی در شرایط نزدیک به pH  5/5، غلظت اولیه دارو mg/l  5/6، دانسیته جریان mA/cm2  20، غلظت الکترود ذره ای mg/l  60 و زمان واکنش ۸۵ دقیقه بدست آمد. آزمایشات مقایسه ای بین فرآیندهای تجزیه الکتروکاتالیستی مختلف، مقرون به صرفه بودن و بازدهی بالای فرآیند ۳DEF را اثبات کرد. علاوه بر این کاربرد MWCNTs/Fe3O4 در فرآیند الکتروفنتون سه بعدی، راندمان کاتالیزوری بالایی را در تجزیه داروها در pH نزدیک خنثی نشان داد، در حالیکه الکتروشیمیایی سه بعدی در pH اسیدی عملکرد بهتری داشت. پایدار الکتروکاتالیستی MWCNTs و MWCNTs/Fe3O4 بیش از ۵ بار استفاده شده، یک ظرفیت عالی بازیافت برای تجزیه طولانی مدت دارو را نشان داد. نتایج فرآیند احیا جاذب های MWCNTs و MWCNTs/Fe3O4 توسط فرآیند الکترواکسیداسیون نشان داد که در pH برابر ۳ و غلظت M 1/0 الکترولیت NaCl و دانسیته جریان mA/cm2 30 می توان به بیش از ۵۰% احیا رسید.
نتيجهگيري: با توجه به نتایج بالا میتوان نتیجه گیری کرد که هر دو فرآیند سه بعدی بازدهی بالای تجزیه داروها را در مقایسه با فرآیندهای دو بعدی دارند. همچنین از بین فرآیندهای سه بعدی، راکتور ۳DEF  با استفاده از الکترود Ti/TiO2-RuO2 و الکترود ذره ای MWCNTs/Fe3O4 به دلیل مصرف انرژی پایین، کاربرد در محدود وسیع  pHو قابلیت بازیافت آسان کاتالیست یک روش امیدوار کننده براي تجزیه مفنامیک اسید و دیکلوفناک در محلول هاي آبی می باشد. 
کلمات کلیدی: الکتروشیمیایی سه بعدی، الکتروفنتون سه بعدی، Ti/TiO2-RuO2، MWCNTs/Fe3O4، مفنامیک اسید، دیکلوفناک، متدولوژی سطح پاسخ، مکانیسم های تجزیه.