بررسي حذف كلرپيريفوس با استفاده از كامپوزيت كيتوزان گرافن اكسايد از محلول آبي: مطالعه سينتيك، ايزوترم و ترموديناميك

Investigation of chlorpyriphos removal using chitosan graphene oxide composite form aquatic solution: study of kinetics, isotherms and thermodynamics

زمينه و هدف: سموم حشره ­كش يكي از مهم‌ترين آلاينده­هاي آبي هستند. كلرپيريفوس يكي از آفت­كش­هاي مهم فسفره است كه به‌طور گسترده در كشاورزي استفاده مي ­شود كه ورود آن به منابع آب اثرات زيان­باري براي سلامت انسان و محيط‌ زيست دارد. هدف از انجام اين مطالعه بررسي حذف كلرپيريفوس با استفاده از كامپوزيت كيتوزان گرافن اكسايد از محلول آبي مي­ باشد. روش بررسي: تعيين مشخصات جاذب با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني اسكن (SEM)، طيف‌سنجي مادون‌قرمز فوريه (FTIR) و پراش اشعه ايكس (XRD) انجام شد. سپس تأثير پارامترهاي مختلف با هدف به دست آوردن شرايط بهينه براي انجام فرآيند جذب ازجمله، دوز جاذب، زمان تماس،pH، غلظت اوليه كلرپيريفوس و دما مطالعه شد. سپس pH بهينه در شرايط ثابت براي فرآيند مورد مطالعه تعيين گرديد. سپس معادلات ايزوترم، سينتيك و ترموديناميك جذب مورد بررسي قرار گرفت. كلرپيريفوس با روش كروماتوگرافي گازي اندازه ­گيري شد. يافته‌ها: بيشترين راندمان جذب در 5 =pH، زمان تماس 60 دقيقه، ميزان جاذب g/L 0.8 ، دماي 25 و غلظت mg/l 1 براي كلرپيريفوس 93% مشاهده شد. نتايج نشان داد كه سينتيك فرآيند جذب از مدل سينتيك شبه درجه‌ دو و داده ­هاي تعادلي از مدل ايزوترمي لانگمير پيروي مي ­كند. بررسي پارامترهاي ترموديناميكي بيانگر آن است كه، فرآيند جذب كلرپيريفوس بر روي جاذب كيتوزان گرافن اكسايد گرماگير بوده است. در بررسي ترموديناميك واكنش نشان داد مقادير مثبت ΔH˚ و مقادير منفي ΔS˚ واكنش ها به ترتيب اندوترمي و خود به خودي است. نتيجه‌گيري: نتايج اين تحقيق نشان داد كه كامپوزيت كيتوزان گرافن اكسايد مي‌تواند به‌عنوان جـاذب مناسبي براي حذف كلرپيريفوس از محلول­هاي آبي باشد.

Background and Aims: Chlorpyriphos is one of the most important widely used pesticides in agriculture, which is discharged into the water resources and is associated with various adverse effects on human health and the environment. The purpose of this study was to evaluate chlorpyriphos removal by chitosan graphene oxide composite form aquatic solution. Materials and Methods: The characteristics of adsorptive material was determined by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and Xray diffraction (XRD). First, the pHzpc was determined.Then, the effect of different parameters such as the amount of adsorbent, contact time, pH, initial concentration of chlorpyriphos and temperature were studied through batch method in order to obtain optimal conditions for the adsorption process. Then optimal pH under constant conditions was determined. Isotherm, kinetic and thermodynamic equations of adsorption were investigated and concentration of chlorpyriphos was determined. Results: The highest removal efficiency was 93% which was observed at pH=5, 60 minutes contact time and 0.8 g/L of adsorbent concentration and initial concentration of 1 mg/l for chlorpyriphos. The results showed that adsorption process followed pseudo-second order kinetics and equations data followed Langmuir isotherms model. Evaluation of thermodynamic parameters showed that the process of chlorpyrifos removal was endothermic and spontaneous. Conclusion: According to the results of this study chitosan graphene oxide composite can be a suitable adsorptive material for removal of chlorpyrifos from aquatic solutions.