Removal of Ibuprofen from aqueous solution by using ZnO-SiO2 (CTAB)‎ and Fe3O4-SiO2 (CTAB)‎ nanoparticles : a kinetic and thermodynamic study

Other Title(s)

إزالة الإيبوبروفين من المحاليل المائية باستخدام جسيمات ZnO-SiO2 (CTAB)‎ AND Fe3O4-SiO2 (CTAB)‎ النانونية : دراسة حركية و ثيرموديناميكية

Dissertant

Sulayman, Salih

Thesis advisor

al-Jabiri, Muhammad

University

Birzeit University

Faculty

Faculty of Science

Department

Department of Chemistry

University Country

Palestine (West Bank)

Degree

Master

Degree Date

2021

Arabic Abstract

في الآونة الأخيرة، أصبح تلوث المياه مشكلة عالمية، بسبب تطور الصناعة ونمو السكان.

حيث ان المخلفات الصيدلانية التي يتم إدخالها إلى البيئة من خلال تيارات المياه العادمة لها تأثيرات ضارة على الإنسان والبيئة كما انها نشطة بيولوجيا.

احدى هذه الملوثات هو مركب الإيبوبروفين (IBU) حيث انه دواء شائع مضاد للالتهابات غير قابل للتحلل الحيوي يستخدم لعلاج الألم والحمى ووجد أنه يتراكم في الأجزاء البيئية.

وفي الفترة الاخيرة اكتسبت المواد النانوية الكثير من الاهتمام كمواد فعالة في إزالة بقايا الأدوية من مياه الصرف الصحي في هذه الدراسة تم تحضير نوعين من جسيمات السيليكا النانوية CTAB))Fe3O4-SiO2 و (CTAB) ZnO-SiO2 باستخدام الطرق الخضراء وقد تم تشخيص هذه الجسيمات بتقنيات مثل مثل (FT-IR)و (XRD) و (SEM) و(TEM)و (EDX).

هدفت الدراسة إلى وصف امتزاز IBU باستخدام (CTAB) Fe3O4-SiO2 و (CTAB) ZnO-SiO2 حيث أجريت دراسة مقارنة لتقييم فعالية (CTAB) Fe3O4-SiO2 و (CTAB) ZnO-SiO2 النانوية في إزالة IBU من محاليل مائية .

علاوة على ذلك، تم دراسة تأثير العوامل المختلفة التي قد تؤثر على كفاءة الإزالة، مثل درجة الحموضة وقت الامتصاص، تركيز الملوثات الأولية، ودرجة الحرارة أظهرت النتائج أن عملية إزالة IBU باستخدام جسيمات (CTAB) Fe3O4@SiO2 كانت أسرع من تلك الخاصة بـ (CTAB) ZnO-SiO2 كما تم استخدام النماذج الحركية الشرح عملية الامتزاز وأظهرت النتيجة الحركية أن امتزاز IBU باستخدام جسيمات CTAB))Fe3O4-SiO2 و (CTAB) ZnO-SiO2 قد اتبعت نموذج معادلة الدرجة الثانية.

كما تم تحليل البيانات التجريبية للتوازن باستخدام نموذجي Langmuir و Freundlich عند تساوي الحرارة وعند درجات حرارة مختلفة وتظهر الدراسة عند تساوي الحرارة أن أقصى سعة امتزاز لجسيمات CTAB))Fe3O4-SiO2 أكثر من جسيمات (CTAB) ZnO-SiO2 .

كما أشارت النتائج الديناميكية الحرارية إلى أن امتزاز IBU عبر كلا النوعين من الممتزات هو عملية مائلة نحو النواتج وطاردة للحرارة.

قد تكون هذه الطريقة المطورة مفيدة لإزالة بقايا عقار الإيبوبروفين من موارد المياه الطبيعية عند درجة حموضة معينة مع كمية منخفضة من الامتصاص.

English Abstract

Recently, water pollution has become a global issue, due to the development of industry and the growth of the population.

Pharmaceutical residues which are introduced into the environment through wastewater streams, have adverse effects on humans and the environment and are biologically active.

Ibuprofen (IBU) is a common nonsteroidal anti-inflammatory non-biodegradable drug used for the treatment of pain and fever which was found to accumulate in environmental compartments.

Recently, nanomaterials have gained a lot of attention as effective substances for removing pharmaceuticals residue from wastewater.

Silica nanoparticles Fe3O4-SiO2 (CTAB) and ZnO-SiO2 (CTAB) were prepared by green approaches and characterized using Fourier Transform- Infrared Spectroscopy (FT-IR), X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), and Energy-dispersive spectroscopy (EDS) techniques.

This study is aimed to investigate the adsorption of IBU via Fe3O4-SiO2 (CTAB) and ZnO-SiO2 (CTAB).

The comparative study was performed to evaluate the effectiveness of Fe3O4-SiO2 (CTAB) and ZnO-SiO2 (CTAB) nanoparticles in the removal of IBU from waste water.

Moreover, the effect of different parameters which may affect the removal efficiency, such as pH, contact time, initial pollutant's concentration, and temperature, was investigated.

The results showed that the IBU removal process using Fe3O4-SiO2 (CTAB) was faster than that of ZnO-SiO2 (CTAB) NP’s.

The kinetic models, which were used to explain the adsorption process and the kinetic result showed that IBU adsorption using Fe3O4-SiO2 (CTAB) and ZnO-SiO2 (CTAB) NP’s have followed the pseudo-second-order model.

The equilibrium experimental data were analyzed using Langmuir and Freundlich isotherm models at different temperatures, and the isotherm studies showed that the maximum adsorption capacity of Fe3O4-SiO2 (CTAB) exceeds that of ZnO-SiO2 (CTAB).

The thermodynamic parameters indicated that the adsorption of IBU via both types of adsorbent favors the products and have exothermic nature.

The developed method may be useful for the removal of ibuprofen drug residue from natural water resources at specific pH values with small adsorbent amounts and short agitation time.

Main Subjects

Chemistry

No. of Pages

131

Table of Contents

• APA
• MLA
• AMA

Language

English

Data Type

Arab Theses

Record ID

BIM-1429170