فیاضه ربانی‌مهر در رساله دکتری خود با عنوان «بررسی کارآیی میکروراکتور فوتوکاتالیستی مسطح با فوتوکاتالیست TiO2/Bi2WO6/CNT بر پایه نانوالیاف کیتوسان برای حذف آلاینده سفالکسین از آب»، با راهنمایی مهرداد فرهادیان در دانشگاه اصفهان، به بررسی و توسعه روشی نوین برای حذف آلاینده‌های دارویی از منابع آبی پرداخت.
به گزارش سیناپرس، ربانی‌مهر با اشاره به اهمیت آلودگی منابع آب به ترکیبات دارویی گفت: ترکیبات دارویی از جمله آلاینده‌های مقاوم و گاه سمی هستند که حتی حضور مقادیر بسیار کم آن‌ها در محیط زیست می‌تواند پیامدهای نامطلوبی برای موجودات زنده به همراه داشته باشد. این ترکیبات از طریق منابع مختلفی مانند پساب‌های خانگی، فاضلاب‌های بیمارستانی، صنایع داروسازی، تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهری، لندفیل‌ها، فضولات حیوانات و روان‌آب‌های کشاورزی و آبزی‌پروری وارد منابع آب سطحی و زیرزمینی می‌شوند.
وی افزود: آنتی‌بیوتیک‌ها یکی از مهم‌ترین گروه‌های آلاینده‌های دارویی موجود در منابع آب هستند. سفالکسین نیز به‌عنوان آنتی‌بیوتیکی پرمصرف، در پساب‌های خانگی و بیمارستانی و همچنین پساب صنایع داروسازی مشاهده می‌شود. ورود این ترکیب به محیط زیست می‌تواند به‌دلیل پایداری و دشواری تجزیه آن، به یکی از چالش‌های مهم در مدیریت منابع آب تبدیل شود.
این پژوهشگر با اشاره به محدودیت روش‌های متداول تصفیه اظهار کرد: تاکنون روش‌هایی مانند فرایند لجن فعال، جذب سطحی و فناوری‌های غشایی برای حذف ترکیبات دارویی از پساب‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند، اما برخی از این روش‌ها با محدودیت‌هایی مانند تولید پسماند ثانویه، انتقال آلاینده از یک فاز به فاز دیگر و کاهش کارایی در برابر ترکیبات مقاوم مواجه هستند. ازاین‌رو، توسعه روش‌های مؤثرتر برای تخریب و حذف آلاینده‌های دارویی از آب اهمیت زیادی دارد.
ربانی‌مهر ادامه داد: در این پژوهش، استفاده از یک میکروراکتور فوتوکاتالیستی مسطح برای حذف سفالکسین مورد بررسی قرار گرفت. در این سامانه از فوتوکاتالیست ترکیبی TiO2/Bi2WO6/CNT استفاده شد که بر پایه نانوالیاف کیتوسان تثبیت شده است. هدف از این طراحی، افزایش کارایی فرایند تخریب آلاینده و فراهم کردن امکان استفاده از سامانه در شرایط پیوسته بود.
وی با تشریح عملکرد فوتوکاتالیست مورد استفاده گفت: حضور نیمه‌رسانای Bi2WO6 که دارای شکاف انرژی مناسبی است، با ایجاد مسیرهای انتقال بار می‌تواند شرایط برانگیخته‌شدن فوتوکاتالیست در محدوده نور مرئی را بهبود دهد. همچنین نانولوله‌های کربنی یا CNT به‌عنوان پذیرنده الکترون، با کاهش احتمال بازترکیب الکترون و حفره، به افزایش کارایی فرایند فوتوکاتالیستی کمک می‌کنند.
این پژوهشگر افزود: در فرایند فوتوکاتالیستی، تابش نور موجب برانگیخته‌شدن فوتوکاتالیست و ایجاد جفت‌های الکترون ـ حفره می‌شود. این جفت‌ها در ادامه می‌توانند در واکنش‌های اکسایش و کاهش شرکت کرده و موجب تخریب ترکیبات آلی موجود در آب شوند. استفاده از نور مرئی نیز از این جهت اهمیت دارد که بخش قابل توجهی از تابش خورشیدی را تشکیل می‌دهد و می‌تواند ظرفیت استفاده از انرژی خورشیدی در فرایندهای تصفیه آب را افزایش دهد.
ربانی‌مهر با اشاره به نقش نانوالیاف کیتوسان در این سامانه گفت: نانوالیاف کیتوسان به‌عنوان پایه و بستر تثبیت فوتوکاتالیست مورد استفاده قرار گرفتند. ساختار نانوالیافی این ماده می‌تواند سطح تماس میان آلاینده و فوتوکاتالیست را افزایش دهد و در نتیجه شرایط مناسب‌تری برای تخریب سفالکسین فراهم کند. تثبیت فوتوکاتالیست نیز می‌تواند استفاده از آن را در یک سامانه پیوسته آسان‌تر کرده و امکان جداسازی و استفاده مجدد از ماده فوتوکاتالیستی را بهبود دهد.
به نقل از ایرنا، وی ادامه داد: یکی از ویژگی‌های مهم این پژوهش، استفاده از میکروراکتور مسطح با ساختار صفحه‌ای است. این نوع راکتور به‌دلیل برخورداری از سطح ویژه بالا و مقاومت انتقال جرم پایین، می‌تواند شرایط مناسبی را برای تماس آب آلوده با فوتوکاتالیست فراهم کند. ترکیب این ویژگی با فوتوکاتالیست چندجزئی و بستر نانوالیافی، با هدف دستیابی به فرایندی با بازده مناسب برای حذف آلاینده در شرایط پیوسته انجام شده است.
این پژوهشگر در پایان خاطرنشان کرد: توسعه میکروراکتور فوتوکاتالیستی مسطح مبتنی بر فوتوکاتالیست TiO2/Bi2WO6/CNT و نانوالیاف کیتوسان می‌تواند راهکاری مؤثر برای حذف آلاینده‌های دارویی مقاوم از منابع آبی باشد. این فناوری با بهره‌گیری از نور مرئی، افزایش سطح تماس فوتوکاتالیست و کاهش محدودیت‌های انتقال جرم، ظرفیت استفاده در فرایندهای پیوسته تصفیه آب و پساب را دارد و می‌تواند در آینده به توسعه روش‌های نوین و کارآمدتر برای کنترل آلودگی‌های دارویی در منابع آب کمک کند.