פוטוקטליסט מבוסס ביסמוט לפירוק של תרופות תחת קרינת אור השמש

לאורך העשורים האחרונים, גדלה ההתעניינות במחקר הבודק שימוש במוליכים-למחצה בשילוב עם קרינת שמש (למשל, פוטוקטליסט-ים) לטיפול במזהמים המצויים במים ומי שפכים. פוטוקטליסטים מבוססי ביסמות ידועים בעבור יכולת ספיגת האור שלהם ואופיים הלא-רעיל, שהופך אותם למועמדים מצוינים לתהליכים מבוססי אנרגית שמש. 

מחקר זה בוחן את הפוטנציאל הפוטוקטליקטי של פוטוקטליסט מבוסס ביסמות -  BiOClxBr1-x, בפרט יכולת הקטליסט HG107 - BiOCl0.875Br0.125  לפרק שאריות של תרופות במים באמצעות הקרנת אור-שמש מלאכותי (סימולטור סולארי מעבדתי). המחקר מעריך את היעילות של HG107 לפרק באמצעות קרינת אור: (Carbamazepine (CBZ), Bezafibrate (BZF), Ibuprofen (IBF ו- (Propanolol (PPL בנוכחות: א) מים סינתטיים בתוספת מבוקרת של רכיבים טבעיים כגון חומציות, אלקליניות, חומרים אורגניים ויונים, ב) מי תהום (מי עדן), ג) מי כנרת (קיבוץ גינוסר), ו- ד) מי קולחין (מים שניוניים מהשפדן). במהלך ההקרנה, דגימות מים נמדדו בפרקי זמן קבועים. הקטליסט הופרד מהמים באמצעות צנטריפוגה. לאחר מכן, שארית הנוזל נבחנה באמצעות HPLC לזיהוי ריכוז התרופה וקביעת קצב הפירוק. כל הניסויים נערכו בשלישיות וסטיות התקן היו קטנות מ- 10%. 

קצב הפירוק של כל החומרים שנבדקו קטן בתנאי pH גדלים. אלקליניות השפיעה לרעה על פירוק CBZ, אך התוצאות אינן חד-משמעיות לאור שינויים ברמות pH. גידול בחומצה פולבית ופוסטפטים פגעו בפירוק. שאר היונים שנבדקו לא השפיעו על הפירוק. ביחס לכל חומר שנבדק, הספיחה לקטליסט השפיעה באופן שונה על הפירוק. למשל, ברמת pH 7, PPL הציג את רמת הפירוק השנייה בטיבה על אף רמת הספיחה הנמוכה ביותר. מגנוני ספיחה שונים משוערים ביחס לחומרים השונים, לרבות משיכה הידרופובית ב- CBZ שהוא ניטרלי והחלפת יונים ב- IBF ו BZF שהינם שליליים, לבסוף, שינויים לא משמעותיים בפירוק הובחנו במי תהום ומי כנרת, בעוד שמי קולחין פגעו באופן מהותי בתהליך פירוק, ככל הנראה עקב חומרים אורגניים ו-לוכדים (scavengers).