تجزيه فتوكاتاليستي علف كش 2،4- دي كلروفنوكسي استيك اسيد از محلول ‌هاي آبي با استفاده از نانوذرات اكسيد اينديوم

Photocatalytic Degradation of 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid from Aqueous Solutions Using In2O3 Nanoparticles

سابقه و هدف: در ميان مواد شيميايي متعدد مورد استفاده در بخش كشاورزي، 2, 4- دي كلرو فنوكسي استيك اسيد (D-2،4) به‌طور گسترده‌اي براي كنترل علف‌هاي هرز مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين علف كش به عنوان يك آلاينده سرطان زا و با سميت بالا در نظر گرفته مي‌شود كه به دليل پايداري بيولوژيكي و شيميايي آن، تجزيه اين آلاينده بسيار مشكل است. لذا اين مطالعه با هدف تجزيه فتوكاتاليستي علف‌كش D-2،4 با استفاده از نانوذرات اكسيد اينديوم در حضور نور ماوراء بنفش انجام شد. مواد و روش‌ها: اين تحقيق در مقياس آزمايشگاهي و در سيستم ناپيوسته انجام شد. اثر پارامترهاي عملياتي نظير pH (2-11)، زمان تماس (5-240 دقيقه)، دوز كاتاليست (2-0/1 گرم بر ليتر) و غلظت اوليه علف كش (5-40 ميلي‌گرم بر ليتر) بر راندمان فرآيند مورد بررسي قرار گرفت. داده‌‌هاي فرآيند با مدل سينتيكي شبه درجه يك تطبيق داده شدند. يافته‌ها: افزايش pH و غلظت اوليه علف‌كش منجر به كاهش راندمان تجزيه شد و افزايش زمان تماس و دوز فتوكاتاليست سبب افزايش راندمان تجزيه شد. بهترين راندمان معادل 70 درصد، در pH برابر با 3، دوز كاتاليست 1 گرم بر ليتر، زمان تماس 120 دقيقه و غلظت اوليه علف كش 5 ميلي‌گرم بر ليتر حاصل شد. داده هاي فرآيند به خوبي از سينتيك شبه درجه يك پيروي مي‌كنند (R^2=0.915). استنتاج: نتايج اين مطالعه نشان داد كه فرآيند فتوكاتاليستي با استفاده از نانوذرات اكسيد اينديوم در حضور نور ماوراء بنفش راندمان نسبتاً مناسبي براي تجزيه علف كش D-2،4 دارد.

Background and purpose: Among the numerous chemicals utilized in agriculture, 2,4- Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) is widely used to control weeds. This herbicide is considered as a carcinogen and high toxic pollutant which is very difficult to remove due to its biological and chemical stability. This study aimed at photocatalytic degradation of 2,4-D using indium oxide nanoparticles in the presence of ultraviolet light. Materials and methods: This study was carried out in bench scale and batch system. The effect of operating parameters such as pH (2-11), contact time (5-240 min), catalyst dose (0.1-2 g/l) and initial concentration of herbicide (5-40 m/l) on the efficiency of the process were studied. The experimental data were fitted to a pseudo-first-order kinetic model. Results: Increasing the pH and initial concentration of herbicide led to reduced efficiency while increasing the contact time and catalyst dose increased the efficiency. The best result (70% efficiency) was achieved at pH 3, 1 g/l catalyst dose, 120 min contact time, and 5 mg/l initial concentration. The process data well followed the pseudo-first-order kinetic model (R2 = 0.915). Conclusion: The results demonstrated that the photocatalytic process using indium oxide nanoparticles in the presence of ultraviolet light have a relatively good efficiency in removing 2,4-D.