دفاع پایان نامه دکتری مهندسی بهداشت محیط سرکار خانم ملیحه موذنی

در تاریخ 28 شهریور ماه 1401 سرکار خانم ملیحه موذنی از پایان نامه خود  با عنوان" سنتز و بررسی کارایی کامپوزیت‌های دوستدار محیط زیست در تجزیه و سمیت‌زدایی ترکیبات آنتی‌باکتریال از منابع آبی در حضور پروکسی مونوسولفات "به راهنمایی دکتر افشین ابراهیمی و مشاوره اساتید دکتر کریم ابراهیم پور و دکتر محمود اعتباری دفاع نمودند.

مقدمه

 تریکلوزان ترکیبی فنلی و کلردار، سمی و مقاوم به تجزیه است و در داروها و محصولات مراقبت شخصی کاربرد دارد. باعث کاهش استروژن، تغییرات تستوسترون، تغییرات غدد درون‌ریز، اختلال تیروئید، کاهش سلول‌های مغزی و افزایش وزن می‌شود. به علت فراوانی و خطرات زیست محیطی نماینده ریز آلاینده‌ها در نظر گرفته می‌شود. تریکلوزان در نتیجه تخلیه فاضلاب وارد منابع آبی می‌شود و تجزیه نوری آن در محیط‌های آبی باعث تولید متابولیت‌های آن می‌شود. در نتیجه نیاز به روش‌های پیشرفته جهت تجزیه آن است. از جمله روش‌های پیشرفته می‌توان به فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته اشاره کرد که در این فرایندها رادیکال هیدروکسیل و سولفات واکنش می‌دهند و آلاینده‌ها را به ترکیبات با سمیت پایین تبدیل می‌کنند و تحت شرایط خاص کربن دی‌اکسید و آب تولید می‌شود. رادیکال‌های هیدروکسیل و سولفات ناشی از فعال‌سازی نمک‌های پرسولفات و پتاسیم پروکسی مونوسولفات است و به صورت در محل (in-situ) کاربرد دارد که توسط عوامل مختلف فعال می‌شود. از جمله عوامل فعال کننده می‌توان به یون‌های آهن و کبالت اشاره کرد اما مشکل این یون‌ها انتشار آن‌ها به آب به عنوان آلاینده ثانویه است. در نتیجه نانوذرات مغناطیسی کبالت فریت به عنوان کاتالیزور هتروژن در صورت همراهی با ترکیبات حامی باعث افزایش سرعت واکنش و کاهش انتشار یون‌های فلزی به آب می‌شود. از جمله ترکیبات حامی می‌توان به گرافن اکساید و چارچوب‌های فلزی-آلی اشاره کرد که مواد سازگار با محیط زیست هستند و به دلیل ویژگی‌های خاص باعث افزایش تولید رادیکال‌های هیدروکسیل و سولفات می‌شوند. از آن‌جا که منابع آب به دلیل تخلیه پساب‌های فاضلاب و شیرابه زباله، حاوی آلاینده‌های آلی مقاوم است و تجزیه این آلاینده‌ها به ترکیبات با سمیت پایین حائز اهمیت است، لذا هدف این مطالعه تعیین کارایی کامپوزیت‌های سازگار با محیط زیست در تجزیه و سمیت‌زدایی ترکیبات آنتی باکتریال از منابع آبی در حضور پروکسی مونوسولفات (PMS) است.

مواد و روش‌ها

 این مطالعه از نوع مداخله‌ای بود و در مقیاس آزمایشگاهی به صورت بسته انجام شد. ابتدا نانوذرات و نانوکامپوزیت‌های گرافن اکساید، MIL-101(Fe)، کبالت فریت و سه تایی حاصل از آن‌ها (3D) به ترتیب به روش اصلاح شده هامر، سولووترمال و هیدروترمال سنتز شدند. سپس جهت تعیین مشخصات این نانوکامپوزیت‌ها از پراش اشعه ایکس، طیف سنجی مادون قرمز، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی، طیف سنجی پراکندگی انرژی و میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده شد. سپس به منظور بررسی اثر متغیرهای pH، دوز نانوکامپوزیت، غلظت تریکلوزان، دوز پروکسی مونوسولفات و زمان روی هر کدام از فرایندهای پروکسی مونوسولفات، کبالت فریت و گرافن اکساید و MIL-101(Fe) و سه تایی به همراه پروکسی مونوسولفات، جذب سطحی توسط نانوکامپوزیت سه تایی و تعیین محدوده مناسب هر متغیر برای طراحی آزمایش از روش یک فاکتور در زمان استفاده شد. سپس به منظور تعیین برهمکنش بین متغیرها و متغیر موثر بر هر فرایند از روش طراحی آزمایش سطح-پاسخ با رویکرد مرکب مرکزی استفاده شد. سپس مقدار هیدروژن پراکسید تولیدی هر فرایند اندازه‌گیری شد. تعیین سمیت حاصل از فرایند به روش تعیین سمیت سلولی انجام شد و در پایان تأثیر مواد آلی و یون‌های رقابتی بررسی شد و نسبت به شناسایی ترکیبات جانبی فرایند اقدام شد.

یافته‌ها

 نتایج نشان دهنده سنتز موفقیت آمیز نانوکامپوزیت‌های مورد مطالعه بود.کارایی حذف تریکلوزان در فرایندهای پروکسی مونوسولفات، کبالت فریت، MIL-101(Fe) ،گرافن اکساید به همراه پروکسی مونوسولفات و فرایند جذب سطحی و نسبت 10تا 50 درصد سه تایی به همراه پروکسی مونوسولفات به ترتیب برابر 17، 49/7، 50/4، 53/1، 58/1، 60/1 62/2، 62/5، 62/7 و 67/8 درصد در شرایط مشابه بود. هم‌چنین شرایط بهینه حذف تریکلوزان توسط فرایندهای پروکسی مونوسولفات، کبالت فریت، گرافن اکساید، MIL-101(Fe) ، جذب سطحی و سه تایی به همراه پروکسی مونوسولفات به ترتیب در pH برابر با 11، 7، 9، 7، 5 و 5، دوز نانوکامپوزیت g/L 0، 0/08، 0/04، 0/3، 0/06 و 0/04، غلظت تریکلوزان μg/L 500، دوز پروکسی مونوسولفات برابر با μM 10، 6، 6، 6، 0 و 6 با راندمان حذف 49/29، 66/13، 84/04، 89/73، 93/02 و 100 بود. فرایند جذب سطحی سمیت‌زدایی تریکلوزان را نشان داد. مواد آلی و یون‌های رقابتی باعث کاهش کارایی حذف تریکلوزان شدند.

نتیجه‌گیری

 نتایج مطالعه حاضر نشان دهنده موفقیت سنتز نانوکامپوزیت‌ها و اثر بخشی فرایندهای مورد نظر در حذف تریکلوزان بود و بیش ترین کارائی حذف تریکلوزان مربوط به فرایند سه تائی به همراه پروکسی منو سولفات بود. اما فرایند بهینه، فرایند جذب سطحی توسط نانو کامپوزیت سه تائی است. هم‌چنین متغیر اصلی تاثیرگذار بر فرایندهای پروکسی مونوسولفات، کبالت فریت و گرافن اکساید به همراه پروکسی مونوسولفات، تغییرات غلظت اولیه تریکلوزان و در فرایند MIL-101(Fe) به همراه پروکسی مونوسولفات تغییرات دوز نانوکامپوزیت و pH بود. هم‌چنین متغیر اصلی تاثیرگذار بر فرایند جذب سطحی توسط نانوکامپوزیت سه تایی غلظت تریکلوزان و دوز جاذب و در فرایند سه تایی به همراه پروکسی مونوسولفات تغییرات دوز پروکسی مونوسولفات بود. در فرایند سه تایی به همراه پروکسی مونوسولفات رادیکال‌های هیدروکسیل و سولفات حاصل از فعال‌سازی پروکسی مونوسولفات توسط نانوکامپوزیت سه تایی باعث تجزیه تریکلوزان شدند. اما سهم فرایند جذب سطحی نسبت به رادیکال‌ها بیش‌تر بود. نتایج حاصل با نتایج بررسی سمیت نیز همخوانی دارد، چنان‌که سه تایی به تنهایی علاوه بر کارایی بالا در حذف تریکلوزان باعث کاهش سمیت نیز به طور چشمگیر شده است. براساس نتایج حاصل از این مطالعه میزان انتشار یون‌های آهن و کبالت به عنوان آلاینده‌های ثانویه توسط نانوکامپوزیت طراحی شده سه تایی نسبت به دیگر نانوکامپوزیت‌های بررسی شده در این مطالعه وکامپوزیت‌های برپایه کبالت فریت بررسی شده توسط مطالعات پیشین بسیار کم‌تر است. به دلیل نیاز به مصرف کم کاتالیزورها، جاذب، پروکسی مونوسولفات، و کاهش انتشار یون‌های فلزی، این فرایند یک فرایند سازگار با محیط زیست است.