27100

سنتز و شناسايي نانوكامپوزيت MOF-199اصلاح شده با صمغ و بررسي كاربرد آن در زمينۀ حذف آنتي بيوتيك از محلول هاي آبي

كارشناسي ارشد

نانوشيمي

1399-1401

1401/06/29

علي ملكي

-

شيمي

With the expansion of industrial and agricultural activities, the pollution of water sources has increased and has become one of the worrying issues of human societies. The presence of antibiotic traces in the water system due to inefficient treatment of pharmaceutical wastewater shows threats such as bioaccumulation and resistance to antibiotics. Lofloxacin and cefixime are two types of these antibiotics, respectively, levofloxacin is used to treat bacterial infections in many different parts of the body. It is also used to treat anthrax infection after inhalation exposure. Levofloxacin is also used to treat and prevent plague (including pneumonic plague and septicemia), and cefixime is used to treat bacterial infections in many different parts of the body. This drug belongs to the class of drugs known as cephalosporin antibiotics. It works by killing bacteria or preventing their growth. However, this medicine is not effective for colds, flu, or other viral infections. In order to maintain the health of human societies, methods are needed to control these toxins in water. Metal-organic frameworks (MOF) are a class of compounds consisting of metal ions or clusters that coordinate with organic ligands and create one, two, or three-dimensional structures, and are considered a new category of nano porous materials. They are a sub-class of coordination polymer, with this special feature that they are often porous. One of the prominent features of these compounds, which makes them widely used, is the presence of holes that cause porosity in the structure. Holes have different types that can be effective in determining the application of the material. "Specific volume" and "specific surface" can be mentioned from the quantities used in the comparison of material porosity. Organic metal frameworks have a very high design capability and this increases the desire to work with them. The existing order and rule in metal-organic frameworks increases their efficiency in different fields. These frameworks are flexible and phenomena such as; Breathing, crystal swelling, linker rotation, sublattice displacement, reaction to light, reaction to heat, elasticity, etc. can be seen in them. Another property of metal-organic frameworks is their chemical and thermal stability, which has a great impact on their application. Nanocomposite prepared using conventional methods including FTIR Fourier transform infrared spectrometry, EDX X-ray diffraction analysis, FE-SEM scanning electron microscope images, XRD X-ray diffraction, TGA thermogravimetric analysis, BET specific surface area measurement analysis and magnetometer VSM vibration sample was identified. Considering the remarkable features of this nanocomposite, such as high stability, hydrophilicity and having a significant number of reactive functional groups, its use in absorbing environmental pollutants such as levofloxacin and cefixime antibiotics was investigated. The effect of different factors such as amount of adsorbent, contact time and initial concentration of the studied pollutant on the adsorption capacity of nanocomposite was investigated. Thermodynamic and kinetic studies showed that the data of absorption tests were more consistent with Freundlich temperature and the maximum absorption capacity of levofloxacin and cefixime antibiotics was calculated as 2000 and 1666.667 mg. g1-, respectively. The kinetic data follow the pseudo-quadratic model.

1401/07/18

Synthesis and Characterization of MOF-199 Nanocomposite Modified with Gum and Its Application In The Field of Antibiotic Removal From Aqueous Solutions

9/20/2023 12:00:00 AM

با گسترش فعاليت هاي صنعتي و كشاورزي آلودگي منابع آب افزايش يافته و به يكي از موضوعات نگران كنندۀ جوامع انساني تبديل شده است. وجود آثار آنتي بيوتيكي در دستگاه آبي به دليل تصفيۀ ناكارآمد فاضلاب دارويي ،تهديدهايي مانند تجمع زيستي و مقاومت در برابر آنتي بيوتيك را نشان مي دهد. لوفلوكساسين و سفكسيم دو نوع از اين آنتي بيوتيك ها هستند كه به ترتيب لووفلوكساسين براي درمان عفونت هاي باكتريايي در بسياري از قسمت هاي مختلف بدن استفاده مي شود. هم چنين براي درمان عفونت سياه زخم پس از قرار گرفتن در معرض استنشاق استفاده مي شود. لووفلوكساسين هم چنين براي درمان و پيشگيري از طاعون (از جمله طاعون پنوموني و سپتي سمي) استفاده مي شود و سفيكسيم براي درمان عفونت هاي باكتريايي در بسياري از قسمت هاي مختلف بدن استفاده مي شود. اين دارو متعلق به دسته داروهايي است كه به عنوان آنتي بيوتيك هاي سفالوسپورين شناخته مي شوند. با از بين بردن باكتري ها يا جلوگيري از رشد آن ها عمل مي كند. با اين حال، اين دارو براي سرماخوردگي، آنفولانزا يا ساير عفونت‌هاي ويروسي مؤثر نيست. براي حفظ سلامتي جوامع بشري نياز به روش هايي براي مهار اين سموم در آب است. چارچوب‌هاي فلزي - آلي (MOF) دسته اي از تركيبات متشكل از يون‌هاي فلزي يا خوشه‌هايي است كه با ليگاندهاي آلي كوردينه شده و ساختارهاي يك، دو يا سه بعدي ايجاد مي كنند و دسته جديدي از مواد نانومتخلخل به‌شمار مي‌روند. آن ها يك زير كلاس از پليمر كوئورديناسيوني هستند، با اين ويژگي خاص كه اغلب متخلخل هستند.از ويژگي بارز اين تركيبات كه باعث كاربرد هاي گسترده آن ها مي شود، مي توان وجود حفره‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها باعث ايجاد تخلخل در ساختار مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند. حفره‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها انواع متفاوتي دارند كه مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توانند در تعيين كاربرد ماده مؤثر باشند. از كميت‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هايي كه در مقايسۀ تخلخل مواد به‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌كار مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌رود مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌توان به "حجم ويژه" و "سطح ويژه" اشاره كرد. چارچوب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي فلز آلي قابليت طراحي بسيار بالايي داشته و اين امر موجب افزايش تمايل براي كار با آن ها است. نظم و قاعدۀ موجود در چارچوب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي فلز-آلي باعث افزايش كارايي آن ها در زمينه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي مختلف مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود. اين چارچوب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها انعطاف‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌پذير بوده و پديده‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هايي مثل؛ تنفس، تورم بلوري، چرخش لينكر، جابه جايي زيرشبكه، واكنش به نور، واكنش به گرما، الاستيسيته و ... در آن ها ديده مي‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود. از ديگر خواص چارچوب‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هاي فلز-آلي پايداري شيميايي و گرمايي آن هااست كه در كاربردشان تأثير فراواني دارد. نانوكامپوزيت تهيه شده با استفاده از روش هاي مرسوم شامل طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه FTIR ،آناليز تفرق پرتو ايكس EDX ،تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي FE-SEM ،پراش پرتو ايكس XRD ،آناليز توزين حرارتيTGA، آناليز اندازه گيري سطح ويژه BET و مغناطيس سنج نمونه ارتعاشي VSMشناسايي شد. با توجه به ويژگي هاي قابل توجه اين نانوكامپوزيت مانند پايداري بالا، آبدوستي وداشتن تعداد قابل توجهي گروه هاي عاملي واكنش پذيركاربرد آن در ، جاذب آلاينده هاي زيست محيطي مانند آنتي بيوتيك هاي لوفلوكساسين و سفكسيم مورد بررسي قرار گرفت. اثر فاكتورهاي مختلف مانند مقدار جاذب، زمان تماس و غلظت اوليۀ آلاينده مورد بررسي روي ظرفيت جذب نانوكامپوزيت مورد برسي قرار گرفت. مطالعات ترموديناميكي و سينيتيكي نشان داد كه داده هاي آزمايش هاي جذب با هم دماي فروندليچ مطابقت بيشتري داشته و حداكثر ظرفيت جذب آنتي بيوتيك لوفلوكساسين و سفكسيم به ترتيب〖mg.g〗^(-1) 2000 و 1666.667محاسبه شد. داده هاي سينتيك از مدل شبه درجۀ دوم پيروي مي كنند.

چارچوب آلي – فلزي ، آنتي بيوتيك ، صمغ ، لوفلوكساسين ، سفكسيم ، كاراگينان ، تصفيه آب

Organic-metallic framework, antibiotic, gum, levofloxacin, cefixime, carrageenan, water purification

mohammad mehdi salehi

ali maleki