TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG VÀ TÍNH CHẤT QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY KHÁNG SINH TRONG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU COMPOZIT  ZnO-Fe3O4-CHITOSAN

Bùi Minh Quý; Nguyễn Thị Luyến

doi:10.34238/tnu-jst.9877

TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG VÀ TÍNH CHẤT QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY KHÁNG SINH TRONG NƯỚC BẰNG VẬT LIỆU COMPOZIT ZnO-Fe3O4-CHITOSAN

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 12/03/24 Ngày hoàn thiện: 10/06/24 Ngày đăng: 11/06/24

Các tác giả

1. Bùi Minh Quý , Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
2. Nguyễn Thị Luyến, Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên

Tóm tắt

Bài báo nghiên cứu về vật liệu tổ hợp ba thành phần ZnO, Fe₃O₄ và chitosan (CMZ). Kết quả cho thấy, đã tổng hợp thành công vật liệu compozit với nồng độ chitosan từ 5 – 20%. Vật liệu CMZ có kích thước tinh thể nhỏ hơn so với vật liệu compozit khi không có chitosan. CMZ có từ tính khá tốt, từ độ bão hòa của vật liệu giảm khi hàm lượng chitosan trong vật liệu tăng. CMZ có bề mặt xốp, tồn tại ở dạng kết đám với diện tích bề mặt bằng 59,2 m²/g. Năng lượng vùng cấm có giá trị bằng 2,83eV, nhỏ hơn so với ZnO riêng rẽ. Vật liệu CMZ với nồng độ chitosan là 5% có khả năng loại bỏ kháng sinh moxifloxacin và levofloxacin ra khỏi môi trường nước dưới điều kiện chiếu sáng, với hiệu suất lần lượt là 89,0% và 84,5% sau 180 phút chiếu sáng. Quá trình phân hủy kháng sinh tuân theo mô hình động học bậc nhất Langmuir – Hinshelwood với tốc độ phân hủy moxifloxacin diễn ra nhanh hơn levofloxacin. Cơ chế quá trình phân hủy quang xúc tác cũng được bàn luận trong nghiên cứu này.

Từ khóa

ZnO; Chitosan; Fe3O4; Kháng sinh; Quang xúc tác

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] P. Kovalakova, L. Cizmas, et al., “Occurrence and toxicity of antibiotics in the aquatic environment: A review,” Chemosphere, vol. 251, p. 126351, 2020.

[2] S. Fekadu, E. Alemayehu, R. Dewil, and B. V. D. Bruggen, “Pharmaceuticals in freshwater aquatic environments: A comparison of the African and European challenge,” Sci. Total Environ., vol. 654, pp. 324–337, 2019.

[3] I. T. Carvalho and L. Santos, “Antibiotics in the aquatic environments: A review of the European scenario,” Environ. Int., vol. 94, pp. 736–757, 2016.

[4] N. D. G. Chau, Z. Sebesvari, F. Renaud, I. Rosendahl, M. Q. Hoang, and W. Amelung, “Occurrence and Dissipation of the Antibiotics Sulfamethoxazole, Sulfadiazine, Trimethoprim, and Enrofloxacin in the Mekong Delta, Vietnam,” PLoS One, vol. 10, no. 7, 2015, Art. no. e0131855.

[5] T. H. Ngo et al., “Occurrence of pharmaceutical and personal care products in Cau River, Vietnam,” Environ. Sci. Pollut. Res., vol. 28, no. 10, pp. 12082–12091, 2021.

[6] H. Q. Anh et al., “Antibiotics in surface water of East and Southeast Asian countries: A focused review on contamination status, pollution sources, potential risks, and future perspectives,” Sci. Total Environ., vol. 764, p. 142865, 2021.

[7] N. B. Vu, N. Dang, T. K. A. Nguyen, X. K. Le, and P. K. Thai, “Antibiotics in the aquatic environment of Vietnam: Sources, concentrations, risk and control strategy,” Chemosphere, vol. 197, pp. 438–450, 2018.

[8] M. F. Lanjwani, M. Tuzen, M. Y. Khuhawar, and T. A. Saleh, “Trends in photocatalytic degradation of organic dye pollutants using nanoparticles: A review,” Inorg. Chem. Commun., vol. 159, p. 111613, Jan. 2024.

[9] S. Goktas and A. Goktas, “A comparative study on recent progress in efficient ZnO based nanocomposite and heterojunction photocatalysts: A review,” J. Alloys Compd., vol. 863, 2021, doi: 10.1016/j.jallcom.2021.158734.

[10] P. S. Bakshi, D. Selvakumar, K. Kadirvelu, and N. S. Kumar, “Chitosan as an environment friendly biomaterial – a review on recent modifications and applications,” Int. J. Biol. Macromol., vol. 150, pp. 1072–1083, 2020.

[11] W. S. W. Ngah, L. C. Teong, and M. A. K. M. Hanafiah, “Adsorption of dyes and heavy metal ions by chitosan composites: A review,” Carbohydr. Polym., vol. 83, no. 4, pp. 1446–1456, 2011.

[12] E. Karaca et al., “Synthesis, characterization and magnetic properties of Fe₃O4 doped chitosan polymer,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 373, pp. 53–59, 2015.

[13] N. H. Abdullah, K. Shameli, E. C. Abdullah, and L. C. Abdullah, “Solid matrices for fabrication of magnetic iron oxide nanocomposites: Synthesis, properties, and application for the adsorption of heavy metal ions and dyes,” Compos. Part B Eng., vol. 162, pp. 538–568, 2019.

[14] E. Asgari, A. Sheikhmohammadi, and J. Yeganeh, “Application of the Fe₃O₄-chitosan nano-adsorbent for the adsorption of metronidazole from wastewater: Optimization, kinetic, thermodynamic and equilibrium studies,” Int. J. Biol. Macromol., vol. 164, pp. 694–706, 2020.

[15] N. T. Nguyen, N. T. Nguyen, and V. A. Nguyen, “In Situ Synthesis and Characterization of ZnO/Chitosan Nanocomposite as an Adsorbent for Removal of Congo Red from Aqueous Solution,” Adv. Polym. Technol., vol. 2020, pp. 1–8, 2020.

[16] O. Długosz, K. Szostak, M. Krupiński, and M. Banach, “Synthesis of Fe₃O₄/ZnO nanoparticles and their application for the photodegradation of anionic and cationic dyes,” Int. J. Environ. Sci. Technol., vol. 18, no. 3, pp. 561–574, 2021.

[17] V. C. Nguyen, N. Lam, G. Nguyen, and Q. H. Pho, “Preparation of magnetic composite based on zinc oxide nanoparticles and chitosan as a photocatalyst for removal of reactive,” Adv. Nat. Sci. Nanosci. Nanotechnol., vol. 6, pp.1-8, 2015.

[18] T. V. N. Nguyen et al., “Synthesis and photocatalytic activity of ZnO / g-C₃N₄ materials under visible light,” Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, vol. 10, no. 1S, pp. 18–23, 2021.

[19] A. Kolodziejczak-Radzimska and T. Jesionowski, “Zinc oxide-from synthesis to application: A review,” Materials (Basel)., vol. 7, no. 4, pp. 2833–2881, 2014.

[20] A. Anum et al., “Synthesis of Bi-Metallic-Sulphides/MOF-5@graphene Oxide Nanocomposites for the Removal of Hazardous Moxifloxacin,” Catalysts, vol. 13, no. 6, p. 984, 2023.

[21] Y. Liu et al., “Aminobenzaldehyde convelently modified graphitic carbon nitride photocatalyst through Schiff base reaction: Regulating electronic structure and improving visible-light-driven photocatalytic activity for moxifloxacin degradation,” J. Colloid Interface Sci., vol. 630, pp. 867–878, 2023.

[22] J. Tao et al., “Cellulose nanocrystals/graphene oxide composite for the adsorption and removal of levofloxacin hydrochloride antibiotic from aqueous solution: Nanocomposites adsorb antibiotics,” R. Soc. Open Sci., vol. 7, no. 10, 2020, doi: 10.1098/rsos.200857.

[23] M. H. Al-Jabari et al., “Adsorption study of levofloxacin on reusable magnetic nanoparticles: Kinetics and antibacterial activity,” J. Mol. Liq., vol. 291, p. 111249, 2019.

[24] P. Raizada, A. Sudhaik, and P. Singh, “Photocatalytic water decontamination using graphene and ZnO coupled photocatalysts: A review,” Mater. Sci. Energy Technol., vol. 2, no. 3, pp. 509–525, 2019.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.9877

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ