تخريب نوري آفتكش 2و4-دي كلروفنوكسي استيك اسيد در حضور TiO2 و P25/βCD نانو نوركاتاليزگر در راكتور نوري

Photodegradation of the Herbicide 2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid in the Presence of TiO2 and P25/βCD Nano Photocatalysts in the Photoreactor

زمينه و هدف: 2و4- دي­­كلروفنوكسي­استيك اسيد يك علف­كش معروف و سمي است كه به طور گسترده­اي براي از بين­بردن علف­هاي هرز پهن برگ در محصولات غلات استفاده مي­شود. اين علف­كش در برابر تجزيه بيولوژيكي و شيميايي در محيط زيست مقاوم است. هدف از اين مطالعه، سنتز و بهينه ­سازي نانو ذرات تيتانيا در تخريب نوري 2و4-دي­كلروفنوكسي­استيك اسيد از محلول­هاي آبي در هر دو راكتور نوري جريان ناپيوسته (batch) و جريان پيوسته (flow) شامل دايودهاي ساطع­كننده نوري (LED) است. مواد و روش­ها: ابتدا نانو نوركاتاليزگر P25/βCD سنتز شد و سپس كارايي آن در تخريب نوري 2و4-دي­كلروفنوكسي­استيك اسيد با نانو نوركاتاليزگر تجاري P25 در هر دو راكتور نوري با جريان ناپيوسته و پيوسته مقايسه شد. پارامترهاي تأثيرگذار شامل دوز نانو نوركاتاليزگر، انتخاب نانو نوركاتاليزگر مناسب، مقدار اوليه β-CD بر روي بستر نانو نوركاتاليزگر، زمان نوردهي و نوع راكتور نوري بررسي شدند. ارزيابي بازده تخريب نوري، با بازده جذب هر نمونه با اسپكتروفتومتر UV-Vis در طول موج 284 نانومتر انجام شد. يافته ­ها: مقدار بهينه نانو نوركاتاليزگر P25 و P25/β-CD به ترتيب g/L 1 و 0/1 بود. بازده تخريب نوري 2و4-دي­كلروفنوكسي استيك­اسيد در راكتور نوري با جريان ناپيوسته در مدت زمان بهينه 5 ساعت به ترتيب 81 و 85 درصد بود. اين بازده در راكتور جريان پيوسته، در مدت زمان 5 ساعت در حضور نانو نوركاتاليزگر P25 و P25/β-CD به ترتيب 88/8 و90/4 درصد به دست آمد. همچنين پس از 5 دوره متوالي از كاربرد نانو نوركاتاليزگرها، بازده تخريب نوري در حضور P25 و P25/β-CD به ترتيب 82/6 و 84 درصد به دست آمد كه نشان­ دهنده پايداري قابل توجه آن‌ها است. نتيجه­ گيري: فرآيند تخريب نوري براي حذف آلاينده­ هاي آلي همچون علف­ كش ­ها از محيط­هاي آبي كاربرد موفقيت­ آميزي دارد.

Background and Aim: The dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) is common and toxic herbicide used around the world to control wide leaf weeds present in cereal crops. This herbicide is resistant to biodegradation and chemical degradation in the environment. The main purpose of this study is synthesis and optimizing of titania nanoparticles and evaluating their effectiveness in photodegradation of 2,4-D from aqueous solutions in both batch and flow photoreactors including light emitting diod (LED). Materials and Methods: The First, the P25/βCD nano photocatalst was synthesized and then its efficiency in the 2,4-D photo degradation was compared with commercial P25 nanophotocatalyst in both of the batch and flow photoreactors. Effective parameters include; the effects of nanocatalyst dose, select the best bed of catalyst, the β-CD amount on bed catalyst, irradiation time, kind of photoreactor on the photocatalytic degradation efficiency were investigated. The degradation was monitored using a UV-Vis spectrophotometer in 2,4-D absorption band at 284 nm. Results: The optimum amount of P25, P25/β-CD nano photocatalysts were 1 and 0.1 g/L, respectively. In batch photoreactor the photodegradation efficiency of 2,4-D after 5 h with P25 and P25/β-CD as a photocatalyst were approximately 81 and 85% respectively. Also, in flow photoreactor 2,4-D degradation yeild after 5 h in presence of P25 and P25/β-CD nano photocatalysts were 88.8 and 90.4% respectively. Also, after 5 consecutive periods of irradiation, photodegradation efficiency in presence of P25 and P25/β-CD nano photocatalysts were maintained 82.6 and 84%, respectively which indicates their remarkable stability. Conclusion: The using of photodegradation process for the removal of organic pollutants, such as herbicides from aqueous solutions, is successful.