بررسی ترمودینامیک جذب آموکسی‌سیلین و سفیکسیم بر روی جاذب کیتوسان-پلی‌آکریل‌آمید پوشش داده با ZIF-8

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگر پسادکترا، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی و فناوری، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی و فناوری، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

چکیده

گسترش بیماری‌ها به‌دنبال افزایش جمعیت، موجب تولید روز‌افزون داروها از جمله آنتی‌بیوتیک‌ها شده است. رها‌سازی پساب و پخش آلاینده‌هایی مانند پسماند داروها در چرخه آب، مسئله بسیار مهمی است که توجه به آن در چند سال اخیر گسترش یافته است. در این پژوهش، به بررسی ترمودینامیک جذب داروهایی مانند آموکسی‌سیلین و سفیکسیم از طریق جاذب کیتوسان- پلی‌آکریل‌آمید پوشش داده شده با ZIF-8 پرداخته شد. آنالیز SEM نشان داد ZIF-8 به خوبی در ساختار جاذب قرار گرفته و جدایی بین دو فاز دیده نشد و جاذب به‌خوبی سنتز شد. نتایج به‌دست آمده از داده‌های دما در شرایط 15 میلی‌گرم جاذب در 10 میلی‌لیتر از محلول، pH برابر 4 و غلظت جذب‌شونده ppm 50 نشان دادند که با افزایش دما درصد حذف کاهش می‌یابد، بنابراین دریافت فرایند جذب گرمازا بوده است. پارامترهای ترمودینامیکی مانند انرژی آزاد گیبس، آنتالپی و آنتروپی نیز محاسبه شدند. انرژی آزاد گیبس با افزایش دما افزایش داشت و این نشان‌دهنده این واقعیت بود که در دماهای بالاتر میزان پیشرفت خودبه‌خودی جذب کمتر شده است. آنتالپی منفی در هر دو جذب‌شونده گرمازا بودن واکنش را تایید کرد. مقدار منفی آنتروپی نیز بیانگر خودبه‌خودی بودن واکنش بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of Adsorption Thermodynamics of Amoxicillin and Cefixime on Chitosan-Polyacrylamide Coated by ZIF-8

نویسندگان [English]

  • Saber Babaee Zadvarzi 1
  • Aliakbar Amooey 2
1 Postdoctoral Researcher, Dept. of Chemical Engineering, Faculty of Technology and Engineering, University of Mazandaran, Babolsar, Iran
2 Assoc. Prof., Dept. of Chemical Engineering, Faculty of Technology and Engineering, University of Mazandaran, Babolsar, Iran
چکیده [English]

The rise in population growth and subsequently,the spread of various diseases have led to increased production of medicines, including antibiotics. Discharging wastewater and dispersing pollutants such as drug waste in the water cycle is a very important issue that has received considerable attention in recent years. In this study, the thermodynamics of Amoxicillin and Cefixime adsorption by chitosan-polyacrylamide coated by ZIF-8 has been investigated. SEM analysis indicated that ZIF-8 is well placed in the structure of the adsorbent and no separation phases were seen. The results obtained from the temperature data in the conditions of 15 mg of adsorbent, pH 4 and adsorbent concentration of 50 ppm showed that the removal percentage decreases with increasing temperature, so it can be found that the adsorption process was exothermic. Thermodynamic parameters such as Gibbs free energy, enthalpy and entropy were also calculated. As the temperature rose, Gibbs free energy also increased, indicating  that at higher temperatures, the rate of spontaneous progress of adsorption has decreased. The negative values of enthalpy and entropy in both adsorbates confirms that the reaction is exothermic and spontaneous, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Chitosan
  • Polyacrylamide
  • Amoxicillin
  • Cefixime
  • ZIF-8
  • Thermodynamic

مراجع

Binaeian, E., Mottaghizad, M., Kasgary, A. H. & Zadvarzi, S. B. 2020. Bovine serum albumin adsorption by Bi-functionalized HMS, nitrilotriacetic acid-amine modified hexagonal mesoporous silicate. Solid State Sciences, 103, 106194. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2020.106194.
Binaeian, E., Zadvarzi, S. B. & Yuan, D. 2020. Anionic dye uptake via composite using chitosan-polyacrylamide hydrogel as matrix containing TiO2 nanoparticles; comprehensive adsorption studies. International Journal of Biological Macromolecules, 162, 150–162. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.06.158.  
Choi, J. H., Kim, J. G., Kim, H. B., Shin, D. H. & Baek, K. 2021. Dual radicals-enhanced wet chemical oxidation of non-biodegradable chemicals. Journal of Hazardous Materials, 401, 123746. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123746.
Esmaeili Bidhendi, M., Poursorkh, Z., Sereshti, H., Rashidi Nodeh, H., Rezania, S. & Afzal Kamboh, M. 2020. Nano-size biomass derived from pomegranate peel for enhanced removal of Cefixime antibiotic from aqueous media: kinetic, equilibrium and thermodynamic study. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17(12), 4223. https://doi.org/10.3390/ijerph17124223.
Ghauch, A., Tuqan, A. & Abou Assi, H. 2009. Antibiotic removal from water: elimination of Amoxicillin and Ampicillin by microscale and nanoscale iron particles. Environmental Pollution, 157(5), 1626–1635. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2008.12.024.
González-Gaxiola, O., Biswas, A., Yildirim, Y. & Alshehri, H. M. 2022. Highly dispersive optical solitons in birefringent fibers having Kerr law of refractive index by Laplace-Adomian decomposition. Optik, 257, 168788. https://doi.org/10.3390/math10091589.
Hasanzadeh, V., Rahmanian, O. & Heidari, M. 2020. Cefixime adsorption onto activated carbon prepared by dry thermochemical activation of date fruit residues. Microchemical Journal, 152, 104261. https://doi.org/10.1016/j.microc.2019.104261.
Kumar, P. S., Ramalingam, S., Senthamarai, C., Niranjanaa, M., Vijayalakshmi, P. & Sivanesan, S. 2010. Adsorption of dye from aqueous solution by cashew nut shell: studies on equilibrium isotherm, kinetics and thermodynamics of interactions. Desalination, 261(1–2), 52–60. https://doi.org/10.1016/j.desal.2010.05.032.
Liu, X., Lee, J., Ji, K., Takeda, S. & Choi, K. 2012. Potentials and mechanisms of genotoxicity of six pharmaceuticals frequently detected in freshwater environment. Toxicology Letters, 211(1), 70–76. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2012.03.003.
Oyelude, E. O., Awudza, J. A. M. & Twumasi, S. K. 2017. Equilibrium, kinetic and thermodynamic study of removal of eosin yellow from aqueous solution using teak leaf litter powder. Scientific Reports, 7(1), 1–10. https://doi.org/10.1038/s41598-017-12424-1.
Pham, T. D., Bui, T. T., Truong, T. T. T., Hoang, T. H., Le, T. S., Duong, V. D., et al. 2020. Adsorption characteristics of beta-lactam cefixime onto nanosilica fabricated from rice HUSK with surface modification by polyelectrolyte. Journal of Molecular Liquids, 298, 111981. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.111981.
Pirom, T., Sunsandee, N., Wongsawa, T., Ramakul, P., Pancharoen, U. & Nootong, K. 2015. The effect of temperature on mass transfer and thermodynamic parameters in the removal of Amoxicillin via hollow fiber supported liquid membrane. Chemical Engineering Journal, 265, 75–83. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.12.037.
Rahman, M., Rub, M. A., Hoque, M. A., Khan, M. A. & Asiri, A. M. 2020. Clouding and thermodynamic behaviours of nonionic surfactant: effects of cefixime trihydrate drug and different electrolytes. Journal of Molecular Liquids, 312, 113366. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.113366.
Ren, L., Zhou, D., Wang, J., Zhang, T., Peng, Y. & Chen, G. 2020. Biomaterial-based flower-like MnO2@ carbon microspheres for rapid adsorption of Amoxicillin from wastewater. Journal of Molecular Liquids, 309, 113074. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.113074.
Samarghandi, M. R., Asgari, G., Shokoohi, R., Dargahi, A., Arabkouhsar, A., et al. 2019. Removing Amoxicillin antibiotic from aqueous solutions by Saccharomyces cerevisiae bioadsorbent: kinetic, thermodynamic and isotherm studies. Desalination Water Treat, 152, 306–315. https://doi.org/10.5004/dwt.2019.23941.
Zadvarzi, S. B. & Amooey, A. A. 2023. Amoxicillin and Cefixime simultaneous adsorption by facile synthesized chitosan@ polyacrylamide@ ZIF-8: isotherm and kinetic study. Environmental Sciences Europe, 35(1), 1–13. https://doi.org/10.1186/s12302-023-00774-9.
Zadvarzi, S. B., Khavarpour, M., Vahdat, S. M., Baghbanian, S. M., & Rad, A. S. 2021. Synthesis of Fe3O4@ chitosan@ ZIF-8 towards removal of malachite green from aqueous solution: theoretical and experimental studies. International Journal of Biological Macromolecules, 168, 428–441. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.12.067.
Zhong, Q. Q., Yue, Q. Y., Li, Q., Xu, X. & Gao, B. Y. 2011. Preparation, characterization of modified wheat residue and its utilization for the anionic dye removal. Desalination, 267(2–3), 193–200. https://doi.org/10.22093/wwj.2018.97745.2486.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار