Optimization of the photocatalytic degradation process of amoxicillin antibiotic using SiO2@TiO2 nanocomposite
Zahra Tahanpour1 | Akram Bemani2 | Mohammad Hossein Sayadi3,4 | Elham Chamanehpour5
1. Department of Environmental Sciences & Engineering, Faculty of Agriculture & Natural Resources, Ardakan University, Ardakan, Iran. E-mail: [email protected]
2. Corresponding Author, Department of Environmental Sciences & Engineering, Faculty of Agriculture & Natural Resources, Ardakan University, Ardakan, Iran. E-mail: [email protected]
3. Department of Environmental Sciences, Faculty of Natural Resources and Environment, University of Birjand, Birjand, Iran.
4. Department of Agriculture, Faculty of Natural Resources and Environment, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran. E-mail: [email protected]
5. Department of Environmental Sciences, Faculty of Natural Resources and Environment, University of Birjand, Birjand, Iran.
E-mail: [email protected]
Article Info ABSTRACT
Article type:
Research Article
Article history:
Received 29 November 2022 Received in revised form 29 January 2023
Accepted 30 January 2023 Published online 22 June 2023
Keywords:
Pharmaceutical pollutants, Wastewater treatment, Response surface method, Heterogeneous catalyst.
Today, one of the most important challenges in wastewater treatment is the destruction of organic pollutants, especially antibiotics. This research investigated the efficiency of the photocatalytic process in removing the antibiotic amoxicillin from the water environment using SiO2@TiO2 nanocomposite. The desired nanocomposite has been synthesized using sol-gel method and characterized by XRD, FTIR and TEM techniques.
To improve the performance of the fabricated nanocomposite, parameters such as pH, contact time, nanocomposite concentration, and drug concentration were studied and optimized using the response surface method and the Central Composite Design model.
Characterization of nanocomposite with XRD showed the formation of crystalline phases and anatase structure. The formation of SiO2@TiO2 nanocomposite with Ti-O-Si bond was confirmed in FT-IR spectrum. Also, the TEM image showed that the particles have a spherical and uniform structure. The results of photocatalytic optimization experiments showed that the highest degradation efficiency (98.7%) of amoxicillin under pH:3, amoxicillin initial concentration: 10 mg/L, nanocomposite concentration: 2 g/L, contact time: 10 minutes, which is very close to the efficiency of predicted removal under optimal conditions in the BBD model (100%). Due to the high degradation efficiency and high production of free radicals, the synthetic photocatalyst has a high ability to degrade pharmaceutical pollutants, especially antibiotics, which develops its future applications for the degradation of organic pollutants with a similar chemical structure.
Cite this article: Tahanpour, Z., Bemani, A., Sayadi, M.H., & Chamanehpour, E. (2023).Optimization of the photocatalytic degradation process of amoxicillin antibiotic using SiO2@TiO2 nanocomposite. Journal of Natural Environment, 76 (2), 203-217.DOI: http//doi.org/10.22059/jne.2023.351839.2503
© The Author(s). Publisher: University of Tehran Press.
. DOI: http//doi.org/10.22059/jne.2023.351839.2503
هب ی هن یزاس آرف
ی دن رخت ی ب لاتاکوتف ی
تس ی تنآ ی بی تو ی ک سکومآ ی
س یل ی ن اب
زوپماکونان زا هدافتسا ی
SiO2@TiO2 ت
ناحط ارهز
1روپ مرکا| ینامب
2
سح دمحم| ی
ن ص ی دا
3ی
و
|4
هنامچ ماهلا
5روپ
1 . سدنهم و مولع هورگ ی
حم ی ط ز ی
،تس زرواشک هدکشناد ی
بط عبانم و یع ی
، ا ،ناکدرا ،ناکدرا هاگشناد ی
نار . همانایار : [email protected]
2 . ،لوئسم هدنسیون سدنهم و مولع هورگ
ی حم ی ط ز ی
،تس زرواشک هدکشناد ی
بط عبانم و یع ی
، ا ،ناکدرا ،ناکدرا هاگشناد ی
نار . :همانایار [email protected]
3 . ،دنجریب ،دنجریب هاگشناد ،تسیز طیحم و یعیبط عبانم هدکشناد ،تسیز طیحم هورگ ناریا
.
4 . زرواشک هورگ ی
، بط عبانم هدکشناد یع
ی حم و ی ط ز ی
،تس هش هاگشناد ی د ا ،نامرک ،نامرک رنهاب ی
نار . همانایار : [email protected]
5 . حم هورگ ی ط ز ی
،تس بط عبانم هدکشناد یع
ی حم و ی ط ز ی
،تس ب هاگشناد ی
،دنجر ب ی
،دنجر ا ی نار . ار ی همانا : [email protected]
هلاقم تاعلاطا هدیکچ
:هلاقم عون ةلاقم
یشهوژپ
رات ی خ رد ی تفا 80: / 80 / 1481
رات ی خ یرگنزاب 80 : / 11 / 1481
رات ی خ ذپ ی شر : 18 / 11 / 1481
رات ی خ راشتنا 81 : / 84 / 1482
دیلک هژاو :اه
لاآ ی هدن یاه وراد یی
،
فصت ی ة بلاضاف ،
خساپ حطس شور
،
لاتاک ی تس نگمهان . شلاچ زا یکی هزورما
مهم یاه یفصت رد ة هدنیلاآ بیرخت بلاضاف یتنآ ًاصوصخ یلآ یاه
کیتویب .تسا اه د ر نیا
یتنآ فذح رد یتسیلاتاکوتوف دنیآرف ییاراک یسررب هب شهوژپ یسکومآ کیتویب
یبآ طیحم زا نیلیس زا هدافتسا اب
تیزوپماکونان
@TiO2
SiO2
دش هتخادرپ .
لس شور زا هدافتسا اب رظن دروم تیزوپماکونان نس لژ
زت اب و هدش
کینکت یاه ،XRD FT-IR
و زا ییاهرتماراپ ،هدش هتخاس تیزوپماکونان درکلمع دوبهب یارب .دش یسرربTEM
لیبق شور زا هدافتسا اب و تفرگ رارق هعلاطم دروم وراد تظلغ و تیزوپماکونان تظلغ ،سامت نامز ،لولحمpH
لدم و خساپ حطس نکنب سکاب
دش هنیهب . ونان راتخاس یسررب تیزوپماک
اب ناشنXRD
دنهد ة یرولب یاهزاف لیکشت
زاتانآ راتخاس و تسا
تیزوپماکونان لیکشت .
@TiO2
SiO2
دنویپ اب
Si - O -
فیط ردTi IR -
FT
تأ نینچمه .دش دیی
ریوصت تارذ داد ناشنTEM
، .دنراد تخاونکی و یورک راتخاس شیامزآ جیاتن
اه ی هنیهب ناشن یتسیلاتاکوتف یزاس
هک داد نیرتشیب یهدزاب رخت بی یسکومآ نیلیس طیارش تحت 3
یلوا تظلغ ،pH:
ة یسکومآ :نیلیس 18 یلیم مرگ رب
تظلغ ،رتیل :تیزوپماکونان
2 مرگ رب :سامت نامز ،رتیل 18
نازیم هب هقیقد 7
/ 00 دصرد هب هک تسا یهدزاب
فذح
شیپ ینیب هدش ( نکنب سکاب لدم رد هنیهب طیارش تحت 188
% کیدزن رایسب ) هب هجوت اب .تسا
یهدزاب لااب بیرخت
لاکیدار یلااب دیلوت و دازآ یاه
، هدنیلاآ بیرخت تهج ییلااب تیلباق یزتنس تسیلاتاکوتف خ ییوراد یاه
ًاصوص
یتنآ کیتویب دنیآ یاهدربراک هک دراد اه ة
هدنیلاآ بیرخت تهج ار نآ هعسوت هباشم ییایمیش راتخاس اب یلآ یاه
یم .دهد
دانتسا : ناحط روپ
؛ ارهز ، ینامب
؛ مرکا
؛ یدایص ، نیسح دمحم ؛
هنامچ روپ ، ماهلا ( 1482 .) هب ی هن زاس ی آرف ی دن رخت ی ب لاتاکوتف ی تس ی تنآ ی بی تو ی ک سکومآ ی س یل ی ن هدافتسا اب
زوپماکونان زا ی ت SiO2@TiO2 یعیبط تسیز طیحم .
، 77 ( 2 ،) 217 - 283 .
DOI:http//doi.org/10.22059/jne.2023.351839.2503
:رشان نارهت هاگشناد تاراشتنا هسسؤم .
© .ناگدنسیون
هب ی هن زاس ی آرف ی دن رخت ی ب لاتاکوتف ی تس ی تنآ ی بی تو ی ک سکومآ ی س ی ل ی ن زوپماکونان زا هدافتسا اب ی
ت ...
/ ناحط روپ و ناراکمه
205
همدقم یتنآ دننام ییاهوراد ،هزورما کیتویب
هب اه هدرتسگ روط یرامیب نامرد یارب
یم هدافتسا ناویح و ناسنا یاه یتنآ دوجو .دوش
کیتویب اه
هب دنیلاآ کی ناونع ة
ینارگن زا یکی روهظون طیحم دشر هب ور یاه
یتسیز یم بوسحم دوش
(
., 2019 et al Musawi -
فرصم .)Al
نلااس ة یتنآ نیب ناهج رد کیتویب 188888
ات 288888 نت
دروآرب یتنآ .تسا هدش کیتویب
هب ،فرصم زا سپ اه هب تردن
لماک روط
یم هزیلوباتم ندب رد هب ،دنوش
هک یروط 38
ات 08 آ دصرد ن یم یقاب لاعف ندب رد هدافتسا زا سپ اه ( دننام
., 2017 et al Wang
.)
نیا ًلاومعم تابیکرت
تمسق ،ندب رد مسیلوباتم و مضه زا دعب ییوراد یقاب یاه
دنام ة تیلوباتم اب هارمه نآ نآ یاه
سوت ،اه رارادا ط
یم دراو طیحم هب ناسنا عوفدم و ( دنوش
Sayadi et al., 2022
دوجو .) یتنآ کیتویب بآ رد اه باسپ ،ینیمزریز ،یحطس یاه و اه
ورکیم ات مرگ ونان ریداقم رد برش بآ رد یتح هداد صیخشت رتیل رد مرگ
هدش داوم نیا .تسا قیرط زا
،یزاسوراد عیانص بلاضاف
ناتسرامیب یم طیحم دراو ناویح و ناسنا یعفد داوم و اه
لاس رد .دنوش یوراد داوم نیا ،ریخا یاه
هب ی چیه نودب و موادم روط
هدش هیلخت طیحم هب یتیدودحم .دنا
ا نآ دورو نازیم تسا نکمم هچرگ طیحم هب اه
هار اما ،دشاب مک یبآ یاه هب نآ رمتسم یبای
لیلد
یم یعمجت رثا هوقلاب رطخ دناوت
متسیسوکا یارب یا یناگراورکیم و یبآ یاه
س م ( ددرگ یقلت نآ رد دوجوم یاه
Sayadi et al.,
یفرط زا .)2023
، یتنآ فرصم شیازفا ( یبورکیم دض تمواقم راشتنا و روهظ هب رجنم کیتویب
AMR1
) یم شلاچ کی هک دوش
( تسا یناهج تشادهب دید زا گرزب
., 2021 et al Lucien
همه یادتبا زا .) دیوک یرامیب یریگ
- 10 هدنیازف ینارگن ، دروم رد یا
هب یبورکیم دض تمواقم یلامتحا شیازفا یتنآ زیوجت شیازفا لیلد
دیوک نارامیب یارب کیتویب -
10 ( تسا هتشاد دوجو
et Rawson
., 2020
م لرتنک ،نیاربانب .)al
ؤ یتنآ راشتنا رث کیتویب
م فذح و اه ؤ
یتنآ نیا رث کیتویب
طیحم زا ًاصوصخ اه .تسا یرورض یبآ یاه
ینپ نیلیس
2( اه یسکومآ ، )اه PEN
( نیلیس
AMX3
( نیلیس ینبراک و )
CBN4
هب ) بوخ درکلمع لیلد ییایرتکابدض
ءزج دوخ
یتنآ نیرتدربراکرپ کیتویب
اه یکشزپ رد دنتسه
. یسکومآ ،یکشزپ بلاضاف رطخ یبایزرا رد جیار نایم رد نیلیس
ت یتنآ نیر کیتویب یاه
یتنآ نیا .دراد یهجوت لباق یتسیز طیحم تیمس هک تسا هدش ییاسانش نردم یکشزپ رد هدافتسا دروم یارب کیتویب
نامرد
تنوفع هدعم ییایرتکاب یاه یا
هدور-
( دراد یدایز دربراک کیتامتسیس و یا
., 2017 et al De Franco
.) نیا ییایمیش راتخاس
یتنآ لکش رد کیتویب 1
.تسا هدش هداد شیامن یتنآ نیا فذح
کیتویب اه مهم زا یکی یبآ طیحم زا شلاچ نیرت
نیمز رد اه ة
صت یف ة
تسا بآ اریز
یتنآ کیتویب یفصت ربارب رد تمواقم لیلد هب اه ة
یتسیز یفصت لوادتم یاهدنیآرف قیرط زا ة
بلاضاف یمن فذح دنوش
(
., 2020 et al Nasseh
.)
شور هزورما تسیز هلمج زا نیون یاه
هتفرشیپ نویسادیسکا یاهدنیآرف و بذج ،ییاشغ نویسارتلیف ،یرون بیرخت ،ییلااپ
5( یتنآ فذح یارب )AOPs
کیتویب طیحم زا اه هتفای هعسوت یبآ یاه
شور اب هسیاقم رد .دنا نویسادیسکا یاهدنیآرف ،رگید یاه
ب هتفرشیپ ه و مک ًاتبسن هنیزه ،عیرس شنکاو نوچمه ییایازم لیلد یهدزاب
هب ار یدایز هجوت لااب فذح هدومن بلج دوخ
ا ( دن
et Wu
l., 2020
.)a
اوع زا هتفرشیپ نویسادیسکا یاهدنیآرف لیسکوردیه لاکیدار دننام ،یوق نویسادیسکا لم
° ( ( نزا ،)OH O3
) لاکیدار و
( دیسکارپوس
2-
یزجت یارب )O
ة هدنیلاآ یم هدافتسا یلآ یاه شور هب هجوت اب .دننک
لماوع دیلوت یارب هدافتسا دروم فلتخم یاه
،نویسادیسکا یم ار اهAOP
نویسادیسکا ،نوتنف نویسادیسکا هب ناوت هریغ و ییایمیشورتکلا نویسادیسکا ،یتسیلاتاکوتف
هقبط یدنب
درک . نبرک هب روزیلاتاک و بآ ،رون روضح رد یلآ داوم یتسیلاتاکوتف نویسادیسکا رد ید
یم لیدبت بآ و دیسکا وش
( د
Sayadi et al.,
2021; Chamanehpour et al., 2023
ف بذج هجیتن رد عقاو رد .) و
ب ای لداعم یژرنا اب نوت دام یژرنا فاکش زا رتشی
ة همین
یم هتخیگنارب هرذ تیاده دناب هب تیفرظ دناب زا نورتکلا کی ،یداه تکلا و تیفرظ دناب رد هرفح لیکشت هب رجنم هدیدپ نیا .دوش
نور
یم تیاده دناب رد ،عقاو رد .دوش
دام نیرتکیدزن زا ار زاین دروم نورتکلا ،دنیآرف نیا رد هدش دیلوت یلاکیدار OH
ة د دوجوم یلآ ر
هدنیلاآ نامه هک ،دوخ نوماریپ یم نیمأت ،تساضف نورد یاه
یزجت اب و دنک ة
نآ یم رادیاپ اه ( دوش
Chamanehpour et al.,
___________________________________________________________
1Antimicrobial resistance
2Penicillin
3Amoxicillin
4Carbenicillin
5Advanced oxidation processes
یعیبط تسیز طیحم
، هرود شش و داتفه هرامش ،
2 ،
2042 206
.)2022
ًاریخا اب تفرشیپ یروانف ونان و ناکما ییاهراتخاسونان زتنس اب
شیارآ یلوکلوم زا شیپ هدش یحارط هب
روظنم هدافتسا یاه
صاخ و
،دنمفده تیزوپماکونان هب اه
ناونع
،شخبدیما یداوم یاهدربراک
یناوارف رد هنیمز یاه فلتخم مولع هدرک ادیپ ( دنا
Rezaei
., 2021 et al
.) ( ناراکمه وWu
2822 تسیلاتاک زا هدافتسا اب )
N4
C3
- /g S3
Bi2
یتنآ عون هس بیرخت هب کیتویب
،نیلکیاسارتت(
یسکا و نیساسکولفورپیس نآ جیاتن هک دنتخادرپ )نیلکیاسارتت
ناشن اه دنهد ة د ًاصوصخ تسیلاتاک نیا یلااب ییاناوت فذح ر
( نیلکیاسارتت یتسیلاتاکوتف 00
% هرقن تیزوپماک رگید یشهوژپ رد .دوب ) -
تینیلوئاک - میق و رتمک تیمس اب ،مویناتیت دیسکا ید ت
نازرا دش زتنس ،رت ًابیرقت یبآ گنر لولحم .تفرگ رارق هعلاطم دروم ولب نلیتم گنر بیرخت یارب یئرم رون عبنم تحت و
٪188 رد
یشیامزآ طیارش 5
/ 8 شنکاو نامز ،روزیلاتاک رتیل رب مرگ 78
و هقیقد 5 pH
/ 7 ( دوب هیزجت لباق
., 2022 et al Sharma
نیا رد .)
ید تارذونان نایم مویناتیت دیسکا
(
NPs TiO2
) هب هب نورقم لیلد جرد ،ندوب هفرص
ة و یترارح یرادیاپ زا ییلااب تیلاعف و ییایمیش
هب تفایزاب تیلباق و ندوب یمسریغ ،لااب یتسیلاتاکوتف هتفرگ رارق هعلاطم دروم هدرتسگ روط
تیدودحم اما .دنا ییاه
هک دراد مه
شم اب ار نآ یتسیلاتاکوتف یاهدربراک ک
یم هجاوم ل تارذونان .دنک
TiO2
هب ( عیسو دناب فاکش لیلد 3
- 3.2 ژیو حطس ،)eV
ة و مک
نورتکلا عیرس یبیکرتون -
( دنراد یراتخاس صاوخ دوبهب هب زاین هرفح
., 2018 et al Elkodous
دوبهب تهج یدایز تاعلاطم ًاریخا .)
یروزیلاتاک صاوخ
TiO2
تسا هتفرگ تروص .
هعلاطم رد یا
تیلاعف هک تسا هدش شرازگ یتسیلاتاکوتف
TiO2
اب نآ حطس حلاصا
ندومن دراو قیرط زا هب سم و لکین
نورتکلا دیلوت شیازفا و دناب فاکش شهاک لیلد -
ن .تسا هتفای شیازفا هرفح یات
هک داد ناشن ج
یهدزاب رد ولب نلیتم بیرخت
TiO2
-
،Cu TiO2
-
و Ni TiO2
هب ربارب بیترت 14
/ 70 ، 84 / 71 و 32 / 33 ( تسا دصرد
Raguram
and Rajni, 2019
.)
Behera
( ناراکمه و 2822
زا )
/Ag TiO2
یزجت تهج ة
.دندرک هدافتسا لنف یتسیلاتاکوتف بیرخت رثکادح
لنف
٪00 رد 108 رد هقیقد 7pH
و روضح رد 5
/ 8 رتیل رب مرگ زا لنف تظلغ شهاک ،طیارش نیا رد .دش هدهاشم تسیلاتاکوتف
28
یلیم هب رتیل رد مرگ 4
/ 8 یلیم رد مرگ هعلاطم رد .دوب رتیل راتخاسونان زا رگید یا
@TiO2
N4
C3
-
یسکومآ فذح یارب g
و نیلیس
یرون بیرخت خرن .دش هدافتسا ولب نلیتم گنر
و هب یزتنس تیزوپماک قیرط زاAMX
بیترت 7 و 3 زا رتشیب ربارب
N4
C3
-
هبg
ییاهنت
شیازفا نیا .تسا یهدزاب
نیب ییازفا مه رثا زا یشان بیرخت
TiO2
و
N4
C3
-
رد تیلاعف شیازفا و پگ دناب و یبیکرتون شهاک ،g
( تسا هدش شرازگ یئرم رون فیط
Hussien and Yahia, 2021
.) حلاصا تهج هعلاطم نیا رد
TiO2
هتسه زا - اب ندرک هتسوپ
SiO2
هتسه .تسا هدش هدافتسا -
ندومن هتسوپ دربهار
یروزیلاتاک ،یرون ،یکیرتکلا یاهدرکلمع دوبهب هب رجنم هک تسا یدنمتردق
یسیطانغم و
TiO2
یم هب درکلمع شیازفا نیا .ددرگ ،یتسیلاتاکوتف تیلاعف شیازفا ،دناب فاکش شهاک ،هژیو حطس شیازفا لیلد
یم یترارح یرادیاپ شیازفا و یرون بذج شیازفا ( دشاب
., 2018 et al Jiang
.)
SiO2
د یرون و ییایمیش ،یکیزیف صاوخ یارا
یصاخ یم هک تسا صاوخ ،تیزوپماک سرتسد رد حطس شیازفا اب دناوت
TiO2
مه رثا داجیا اب نینچمه .دشخب دوبهب ار رجنم ییازفا
( ییاهن تیزوپماک یتسیلاتاکوتف تیلاعف شیازفا هب
@TiO2
SiO2
( ددرگ )
., 2015 et al Dubey
.) بآ نارحب هکنیا هب هجوت اب
صرع هب ونان یروانف دورو ،تسا روشک یساسا تلاکشم زا یکی هزورما ة
هب نآ زا یدربراک هدافتسا و تسیز طیحم یسدنهم و
رد هژی
هنیمز یفصت یاه ة
.تسا یرورض یرما بآ یتنآ فذح رد یتسیلاتاکوتف دنیآرف ییاراک یسررب شهوژپ نیا ماجنا زا فده
کیتویب
یسکومآ تیزوپماکونان زا هدافتسا اب یبآ طیحم زا نیلیس
@TiO2
SiO2
فذح رد هدش هتخاس تیزوپماکونان درکلمع دوبهب یارب .تسا
لکش 1 . یسکومآ یلوکلوم راتخاس نیلیس
هب ی هن زاس ی آرف ی دن رخت ی ب لاتاکوتف ی تس ی تنآ ی بی تو ی ک سکومآ ی س ی ل ی ن زوپماکونان زا هدافتسا اب ی
ت ...
/ ناحط روپ و ناراکمه
207
دنیلاآ ة لیبق زا ییاهرتماراپ ،قوف یفرط زا .تفرگ رارق هعلاطم دروم وراد تظلغ و تیزوپماکونان تظلغ ،سامت نامز ،لولحم pH
هنیهب ا هدافتسا اب اهرتماراپ یزاس نکنب سکاب لدم و خساپ حطس شور ز
7 ( ) BBD
لدم یریگراکب هک تفرگ رارق یسررب دروم یاه
هنیهب اس ز هفرص هب رجنم ی یم هنیزه و نامز رد ییوج
هیهت یتیزوپماک تیاهن رد .ددرگ یم
دوش شاد یبولطم رون بذج ییاراک هک هت
نورتکلا یبیکرتون تعرس و -
دراد زین ددجم هدافتسا تیلباق نینچمه .تسا مک نآ هرفح یداصتقا ار نآ دربراک هک
رت یم دیامن .
شور شهوژپ یسانش
هدافتسا دروم داوم یبرجت هعلاطم نیا :
- هب یهاگشیامزآ .دش ماجنا یهاگشیامزآ سایقم رد عطقنم تروص
یتنآ کیتویب
یسکومآ ( هبآ هس نیلیس
CAS 61336-70-7
یلوکلوم نزو اب ) 45
/ 410 لیتا ارتت .دش یرادیرخ ناملآ کرم تکرش زا لوم رد مرگ
( تاکیلیسوترا ( موینومآ دیسکوردیه ،)TEOS
OH NH4
دیسا کیرلکوردیه ،لوناتا ،) (
)HCL
کیروفلوس دیسا ، (
SO4
H2
) ،موینومآ ،
لیتا یرت آ
زیا ارتت و نیم ( مویناتیت دیسکوپورپو
.دش هیهت کرم و چیردلآ امگیس زا )TTIP
هرذونان زتنس تارذونان :
SiO2
زیلوردیه اب بTEOS
ه ادتبا .دمآ تسد 15
یلیم رتیل اب رطقم بآ 5
یلیم رتیل
OH NH4
( 20
% و )
188 یلیم هب و هدش طولخم لوناتا رتیل تدم
28 مه هقیقد سپس .دش هدز 3
یلیم رتیل تدم هب و دش هفاضا لولحم هب TEOS
1
رگید تعاس مه
هب .دش هدز یثنخ روظنم
لولحم زا یزاس 5
رتیل رد لوم یامد رد ژویفرتناس زا سپ لصاح بوسر .دش هدافتساHCL
78 یتناس ةجرد دارگ
تدم هب 15 تعاس ( دش کشخ
., 2015 et al Setyawati
.) هیهت تهج دعب ةلحرم رد تیزوپماکونان
هتسه -
هتسوپ
@TiO2
SiO2
لژ لس شور زا دش هدافتسا
ادتبا . 7 / 8 یلیم ،بآ رتیل 2 یلیم و کاینومآ رتیل 5
/ 30 یلیم اب لوناتا رتیل 5
/ 8 مرگ
تارذونان
SiO2
لولحم ات دش طولخم
SiO2
هب .دیآ تسد 14
یلیم لولحم هب نیمآ لیتا یرت رتیل
SiO2
مه تحت .دش هفاضا ندز
یواح هک رگید لولحم 10
یلیم ،لوناتا رتیل 7
یلیم و نیمآ لیتا یرت رتیل 5
/ 8 یلیم رتیل هرطق ندوزفا اب تساTTIP
لولحم هب یا
SiO2
هب طولخم لولحم .دش هفاضا تدم
7 یامد رد تعاس 18
یتناس هجرد هب دارگ
مه تدش یامد رد لولحم .دش هدز 788
جرد ة
یتناس هب دارگ تدم 7 خ لصاح بوسر ًاتیاهن .دش هنیسلک تعاس ( دیدرگ کش
., 2017 et al Budiarti
.)
بذاجونان راتخاس یسررب .دیدرگ هدافتسا یفلتخم یاهزیلانآ زا نآ صاوخ یسررب تهج ،رظن دروم تیزوپماکونان لیکشت زا سپ :
زا هدافتسا اب هنومن سکیا وترپ شارپ یوگلا
Rigaku Ultima IV XRD
تیزوپماک یاهزاف و یرولب راتخاس ات دیدرگ مسر
لدم اب یروبع ینورتکلا پوکسورکیم .دوش ییاسانش
Philips EM 208S TEM
ییاسانش تهج تخیر
یسانش زادنا و یراتخاس ة
تهج .دش هدافتسا تارذ هورگ و رصانع یاهدنویپ ییاسانش
یلماع یاه زین
زمرق نودام زیلانآ زا ( هیروف لیدبت
FT-IR, Thermo
Nicolet Avatar 360
.دش هدافتسا )
هنیهب اهرتماراپ یزاس زتنس تیزوپماکونان ،راتخاس قیقد یسررب زا سپ :
یسکومآ فذح تهج هدش یسررب دروم نیلیس
.تفرگ رارق
هب زیم شجنس روظنم یسکومآ فذح نا
،وراد تظلغ نوچمه یفلتخم یاهرتماراپ ادتبا رد نیلیس تظلغ و سامت نامز ،لولحمpH
هب تسیلاتاک هنیهب یلصا یاهرتماراپ ناونع
باختنا یزاس زا هدافتسا اب و دیدرگ
مرن رازفا
Design-Expert 7.0.0
تاشیامزآ یحارط
هنیهب .تفرگ تروص حطس شور زا هدافتسا اب یزاس
( خساپ ماجنا )RSM
دش هدش هتفر راکب تاشیامزآ یحارط شور . اب
باختنا BBD
.دش هنیهب شیامزآ دادعت نیرتمک اب BBD
م یاهرتماراپ یزاس ؤ
یم ماجنا ار رث یم یسررب زین ار اهرتماراپ نیب لماعت و دهد
ک دن
(
Polat and Sayan, 2019
.) زاب ة یارب هدش باختنا وراد تظلغ
1 ات 188 ،mg/L
لولحم pH
3 ات 11 سامت نامز ، 18
ات 128
تسیلاتاک تظلغ و هقیقد 1
/ 8 ات 5 / 2 .دش فیرعتg/L
زا هدافتسا اب هنومن رهpH
1HCl
رلاوم ای 1NaOH
.دش میظنت M
سپس
هنومن پملا ریز رد اه (
) 6 W
UV-C
یسکومآ تظلغ تیاهن رد و هتفرگ رارق رتموتفورتکپسا هاگتسد زا هدافتسا اب نیلیس
(
UV
spectroscopy
) نیهب رادقم ات دش تئارق ة
.ددرگ نییعت رتماراپ ره
یسکومآ یتسیلاتاکوتف فذح نیلیس
نیهب رادقم نییعت زا سپ : ة
رتماراپ ره
، یسکومآ یواح لولحم راب کی س
طیارش رد ار نیلی
پملا اب یتسیلاتاکوتف فذح دنیآرف تحت هنیهب
UV-C
رارق دش هداد زا هدافتسا اب وراد فذح دصرد و ةطبار
1 هبساحم تسا هدش
(
Hosseini et al., 2019
:) ___________________________________________________________
6Box-Behnken design
یعیبط تسیز طیحم
، هرود شش و داتفه هرامش ،
2 ،
2042 208
R(%) =𝐶0−𝐶𝑒
𝐶0 × 100 1 ةطبار
هطبار نیا رد هک
، یهدزاب :R
یزجت ة ،)دصرد( هدنیلاآ
C0
: یلوا تظلغ ة
یلیم( لولحم رد هدنیلاآ و )رتیل رب مرگ
Ce
: ییاهن تظلغ
یلیم( هیزجت دنیآرف زا دعب لولحم رد هدنیلاآ یم )رتیل رب مرگ
.دشاب
هدش زتنس تیزوپماک ددجم هدافتسا تیلباق یسررب شیامزآ تیزوپماک ماود و یرادیاپ نازیم یسررب تهج :
یاه تیلباق
رد ددجم هدافتسا 5
راب ره زا سپ .دش رارکت هخرچ شیامزآ
عمج رظن دروم تیزوپماک ،یتسیلاتاکوتف نچ و هدش ژویفرتناس و یروآ
نید
هب سپس .دش هتسش رطقم بآ و لوناتا اب راب تدم
2 یامد رد تعاس 78
جرد ة یتناس د دارگ کشخ زا سپ .دش هداد رارق نوآ نور
شیامزآ دیدج رود یارب تیزوپماک ندش اه
یسکومآ یتسیلاتاکوتف بیرخت تفرگ رارق هدافتسا دروم نیلیس
(
et Chamanehpour
., 2022
).al ی هتفا یاه شهوژپ ثحب و
راتخاس یسررب هرذونان
@TiO2
SiO2
:XRD
زیلانآ بسح رب یگدنکارپ تدش تارییغت ،XRD
یواز ة یم ناشن ار یگدنکارپ رادومن نیا رد هّلق دوجو .دهد
لکش(
3 )
ناشن دنهد ة هّلق نیا شارپ طسوت نآ تاحفص هک تسا یرولب یاهراتخاس دوجو یم دیدپ ار اه
.دنروآ یوگلا یاربXRD
تیزوپماکونان
@TiO2
SiO2
رد لکش 2 هئارا هدش تیزوپماکونان هک داد ناشن جیاتن .تسا
@TiO2
SiO2
د هرامش اب قبطنم زاتانآ راتخاس یارا
تراک 1272 - 821 - 88 یم ( دشاب
., 2020 et al Zhang
هب .) هّلق یمامت هک یروط ( باتزاب تاحفص اب قبطنم یاه
181 ( ،) 884 ،)
( 288 ( ،) 211 ( ،) 284 ( ، ) 228 ( و ) 215 یواز رد هک )
θة 2 اب ربارب 3º
/ 25 ، 04º
/ 37 ، 2º
/ 40 ، 1º
/ 55 ، 7º
/ 70 ، 4º
/ 78 و 2º
/ 75 دنراد رارق
،
زاتانآ زاف هب طوبرم
TiO2
یم لیاتور زا یزاف چیه و دنشاب
TiO2
زاف ای و
SiO2
یمن هدید فرومآ ( دوش
., 2020 et al
یامد .)Xu
لااب تخپ لکش و ندش هنیسلک هب رجنم
یاهدنویپ یریگ
Si –O–Ti
یم رگنایب هک تلااقم رد هدش شرازگ جیاتن اب جیاتن نیا .دوش
زاف تیبثت تسا یرادیاپ ظفح و زاتانآ
، تارذ عقاو رد .دراد یناوخمه
SiO2
رما نیا هک دنیامن یریگولج لیتور لیکشت زا هک دنرداق
( تسا زاف لیدبت لوط رد یمتا ییارآزاب زا یشان
., 2021 et al Luthfiah
.) یوگلا هب هجوت اب یمXRD
زادنا ناوت ة اهرولب ( ) D
ار
طبار طسوت ة
ررش یابد ةطبار(
2 ) هب ( درک هبساحم ریز تروص
., 2020 et al Chireh
:)
D = k/βcosθ 2 ةطبار هک :k
یورک تارذ یارب هک تسا تباث رادقم کی 0
/ 8 هتفرگ رظن رد یم
𝛽،دوش : مین رد هلق یانهپ ة
نیشیب ة عافترا ( )FWHM 𝜃 ،
:
لکش 2 یوگلا . D تیزوپماکونانXR
@TiO2
SiO2
هب ی هن زاس ی آرف ی دن رخت ی ب لاتاکوتف ی تس ی تنآ ی بی تو ی ک سکومآ ی س ی ل ی ن زوپماکونان زا هدافتسا اب ی
ت ...
/ ناحط روپ و ناراکمه
209
یواز ة لق هب طوبرم گارب ة
و شارپ زا یشان :λ
( سکیا وترپ شارپ جوم لوط 154857nm
/ 8 .تسا ) زادنا طسوتم ة
نومن یارب تارذ ة
تیزوپماکونان
@TiO2
SiO2
دودح کیپ تدش نیرتلااب اب هلق یارب و 0
/ 58 هب رتمونان .دمآ تسد
IR - :FT
لکش 3 فیط
–IR
تیزوپماکونانFT
@TiO2
SiO2
دودحم رد ة
1
cm-
488 ات
1
cm-
4888 یم ناشن .دهد زا هدافتسا اب
یم فیط نیا هورگ و هنومن رد دوجوم یاهدنویپ ناوت
دوجوم یلماع یاه هلق هب هجوت اب ار
یاه .دومن ییاسانش یبذج نوراو لق
ة یبذج
دودح رد هک یوق
1
cm-
3588 - 3488 یششک تاشاعترا هب طوبرم تسا هتفرگ رارق
H -
لق هک یلاح رد تساO
ة فیعض یبذج یرت
ًابیرقت هک رد
1
cm-
1788 یشمخ تاشاعترا یارب یلومعم بذج کی هتفرگ رارق
H -
( تساO ., 2022 et al Adnan
هنیسلک یامد .)
تیزوپماک ندش
@TiO2
SiO2
یم لق ندش فیعض ثعاب دناوت ة
یبذج
H -
دنویپ .دوشO Ti
- O -
لق ردTi
ة دودح یبذج
1
cm-
588 -
488 یم رهاظ هب طوبرم هک دوش
TiO2
( تسا
., 2020 et al Eddy
.) لق ة رد هک یصخشم و یوق یبذج
1
cm-
1188 - 1888 رارق
دنویپ نراقتمان شرتسگ هب طوبرم هتفرگ
Si - O -
تساSi
(
., 2019 et al Zamchiy
.) تیزوپماکونان لیکشت
@TiO2
SiO2
دنویپ اب
Si - O -
فیط رد Ti –IR
جوم لوط ردFT
یاه
1
cm-
1888 - 088 ت أ یم دیی لق روضح .دوش ة
یشاعترا
Si - O -
یم ناشن Ti
هک دهد
نیب شنکمهرب
TiO2
و
SiO2
نیب یسنلااووک یاهدنویپ دوجو هک ،تسا ییایمیش شنکاو دنیآرف کی
TiO2
و
SiO2
یاج هب ار
شنکمهرب یم دییأت یسلاوردناو یاه
هب .دنک حطس یور رب دایز تیلاعف اب لیسکوردیه هورگ یدادعت دوجو لیلد
SiO2
دنویپ ،
- O - Si
یمTi
هب دناوت لااب یامد رد ییامرگ تایلمع کی زا سپ یتحار دوش لیکشت
(
., 2020 et al Zhang
.)
:TEM
تخیر تیزوپماکونان زیرراتخاس و یسانش
@TiO2
SiO2
طسوت لکش ردTEM
4 رد تارذ عیزوت .تفرگ رارق یسررب دروم
تیزوپماکونان
@TiO2
SiO2
هب ًابیرقت تسا تخاونکی و یورک تروص و یلاتسیرک تلاح .
هبل اه ن ش نا دنهد ة تسا زاتانآ زاف
(
., 2021 et al Kassahun
زادنا طسوتم رادقم .) ة
تارذ
@TiO2
SiO2
دودح رد 7 / 41 - 5 / 73 هب رتمونان جیاتن اب هک دمآ تسد
XRD
.دراد یبوخ ًاتبسن یناوخمه هنیهب اهرتماراپ یزاس هنیهب :
یحارط شور اب یزاس وBBD
لدم
Quadratic
ماجنا دش رادقم .
P-value
اب ربارب لدم نیا یارب
815 / 8 هک تسا
% زا شیب شزارب 05
هداد اب ار لدم نیا یم ناشن اه
.دهد 38 هرود هب زور ود رد شیامزآ یاهرامیت دادعت ناونع
لودج رد هک دش یحارط یشیامزآ 1
ره رد رتماراپ ره ریداقم هرود
شیامزآ هئارا .تسا هدش لودج
2 ناشن دنهد ة زیلانآ
ANOVA
ینعم و بسانتم یارب هک تسا لدم ندوب راد
Quadratic
ریداقم .تسا هتفرگ رارق یسررب دروم
P-values
( 8377 / 8 و )
F-value
( 78 / 2 ناشن ) دنهد ة نعم ی حطس رد لدم یراد 05
% شیپ و یعقاو ریداقم یلااب یگتسبمه و ینیب
یسکومآ فذح نازیم هدش یس
نیل
تسا .
لکش 3 یوگلا . FTIR تیزوپماکونان
@TiO2
SiO2
یعیبط تسیز طیحم
، هرود شش و داتفه هرامش ،
2 ،
2042 210
هب هداد شنکارپ تیعضو یسررب روظنم هدنامیقاب لامرن یاهرادومن اه
( اه
Normal plot of residuals
،) لباقم رد یعقاو ریداقم
شیپ ریداقم ( هدش ینیب
Predicted Versus Actual Plot
شیپ ریداقم لباقم رد هدنامیقاب ریداقم ،) ( هدش ینیب
Residual Versus
Predicted Plot
هرود لباقم رد هدنامیقاب ریداقم و ) ( یشیامزآ یاه
Residual Versus Run Plot
لامرن رادومن .دش یسررب )
لکش 4 ریوصت . تیزوپماکونانTEM
@TiO2
SiO2
لودج 1 ریداقم . هنیهب یاهرتماراپ لدم اب قباطم یشیامزآ نار ره رد یزاس
BBD
شیامزآ زور هرامش
شیامزآ نامز
)هقیقد(
تسیلاتاک تظلغ pH ( )g/L نیلیس یسکومآ تظلغ
( )mg/L فذح دصرد
زور 1 1
78 7
1 58
74
زور 1 2
78 7
1 58
70
زور 1 3
18 3
1 / 8 188
0 / 00
زور 1 4
128 11
1 / 8 188
0 / 00
زور 1 5
18 3
1 / 8 1
0 / 00
زور 1 7
128 11
5 / 2 188
7 / 05
زور 1 7
128 3
1 / 8 188
4 / 70
زور 1 0
128 3
5 / 2 1
188
زور 1 0
18 11
1 / 8 188
77
زور 1 18
128 3
5 / 2 188
7 / 00
زور 1 11
78 7
1 58
72
زور 1 12
18 3
5 / 2 188
01
زور 1 13
18 3
5 / 2 1
0 / 00
زور 1 14
128 11
5 / 2 1
0 / 07
زور 1 15
78 7
1 58
74
زور 1 17
18 11
5 / 2 188
70
زور 1 17
18 11
5 / 2 1
0 / 07
زور 1 10
128 11
1 / 8 1
03
زور 1 10
128 3
1 / 8 1
7 / 04
زور 1 28
18 5
1 / 8 1
0 / 00
زور 2 21
78 3
2 58
7 / 03
زور 2 22
78 7
1 18
77
زور 2 23
08 7
1 58
3 / 74
زور 2 24
78 7
5 / 2 58
2 / 04
زور 2 25
78 7
1 58
7 / 75
زور 2 27
78 7
1 25
02
زور 2 27
78 0
1 58
0 / 57
زور 2 20
78 7
25 / 8 58
7 / 75
زور 2 20
38 7
1 58
5 / 02
زور 2 38
78 7
1 58
0 / 72
هب ی هن زاس ی آرف ی دن رخت ی ب لاتاکوتف ی تس ی تنآ ی بی تو ی ک سکومآ ی س ی ل ی ن زوپماکونان زا هدافتسا اب ی
ت ...
/ ناحط روپ و ناراکمه
211
هدنامیقاب اه لکش رد 5a
ناشن دنهد ة هداد ندوب لامرن یم اه
هداد یریگرارق .دشاب ناشن ،میقتسم دنور طخ یور اه
دنهد ة لدم تیافک
( تسا هدش باختنا ینویسرگر
Lin and Mehrvar, 2018
شیپ ریداقم لباقم رد یعقاو ریداقم رادومن .) هدش ینیب
لکش(
5b
) زین
شیپ و یعقاو ریداقم تهباشم ت ار هدش ینیب
أ یم دیی هداد یفداصت یگدنکارپ .دنک لباقم رد هدنامیقاب ریداقم رادومن رد زین اه
ریداقم
شیپ دش ینیب لکش( ه 5c
هتفرگ رارق زمرق طخ ود نیب ریداقم هک ارچ دش هدهاشم ) هداد دنور تیاهن رد .دنراد یفداصت عیزوت و دنا
ه ا
هرود لباقم رد هدنامیقاب ریداقم رادومن زا هدافتسا اب لکش( یشیامزآ یاه
5 d
) نامه .دش یسررب یم هدهاشم هک روط
هداد دوش اه
لودج 2 زیلانآ جیاتن . ANOVA
فیدر تاعبرم عومجم
تاعبرم نیگنایم
F-رادقم P-رادقم
لدم 72
/ 3570 08
/ 254 78
/ 2 8377 / 8
A-نامز 57
/ 2 57
/ 2 8272 / 8 0713 / 8
28 B-pH
/ 302 28
/ 302 17
/ 4 8780 / 8
C-تسیلاتاک تظلغ 55
/ 110 55
/ 110 27
/ 1 2702 / 8
D-نیلیسیسکومآ تظلغ 50
/ 423 50
/ 423 40
/ 4 8524 / 8
70 AB
/ 157 70
/ 157 77
/ 1 2104 / 8
85 AC
/ 77 85
/ 77 7180
/ 8 4133 / 8
11 AD
/ 17 17
/ 11 1780
/ 8 7057 / 8
80 BC
/ 1 80
/ 1 8115 / 8 0173 / 8
28 BD
/ 4 28
/ 4 8447 / 8 0350 / 8
07 CD
/ 77 07
/ 77 0253
/ 8 3708 / 8
لکش 5 a . ) هدنامیقاب لامرن رادومن b ،اه
لباقم رد یعقاو ریداقم رادومن ) شیپ ریداقم
،هدش ینیب )c
لباقم رد هدنامیقاب ریداقم رادومن
شیپ ریداقم هدش ینیب
d و هرود لباقم رد هدنامیقاب ریداقم رادومن ) یشیامزآ یاه
