بررسي حذف فتوكاتاليستي ديازينون توسط نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم از پساب سنتتيك

Investigation of Photocatalytic Degradation of Diazinon in Synthetic Wastewater Using Nano -TiO2/UV

چكيده مقدمه: ديازينون يك حشره‌كش فسفره آلي است كه براي كنترل انواع مختلفي از حشرات در كشاورزي به كار مي‌رود و تا حدودي در آب محلول، غير قطبي و در خاك، متحرك و مقاوم به تجزيه است. از اين رو، يكي از نگراني‌ها ورود اين سم به سفره آب‌هاي زيرزميني است. امروزه، براي حذف سموم از انواع روش‌هاي اكسيداسيون شيميايي استفاده مي‌شود. هدف: بررسي تجزيه فتوكاتاليتيكي ديازينون با استفاده از نانو ذرات دي اكسيد تيتانيوم در محيط آبي مواد و روش‌ها: نوع مطالعه به صورت تجربي و در مقياس پايلوت است. براي تامين پرتوهاي UV از لامپ بخار جيوه پرفشار اسرام 125 وات استفاده شد. غلظت اوليه سم در همه نمونه‌ها، معادل 40 ميلي‌گرم در ليتر بود. متغيرهاي تصفيه، شامل وجود پرتوهاي UV و هوادهي، pH، مقدار نانوذرات و زمان تماس در اين تحقيق بررسي شدند. به منظور تغليظ و استخراج ديازينون از نمونه‌ها، از روش ميكرو استخراج مايع - مايع پخشي استفاده گرديد و سپس با دستگاه كروماتوگراف گازي با دتكتور FID‌ سنجش گرديد. پس از تعيين مقدار تجزيه سم، مقدار حذف COD‌ آن نيز با روش اكسيداسيون با دي كرومات پتاسيم مورد سنجش قرار گرفت. براي تعيين اثر سميت نانوذرات، از آزمون سميت زيستي توسط دافني مگنا استفاده شد. نتايج: سينتيك تجزيه نوري ديازينون از معادلات درجه اول تبعيت مي‌كرد كه مقدار آن(min-1) 099/0 سنجش گرديد. شرايط بهينه براي حذف سم و COD‌ آن در pH‌ معادل 8، غلظت نانوذرات g/l 2/0 و زمان 120 دقيقه به دست آمد كه مقدار آن به ترتيب 64/99 و 65 درصد سنجش گرديد. مقدار LC50 (96 ساعته) و NOEC (96 ساعته) نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم به ترتيب 1173 و 507 ميلي‌گرم در ليتر سنجش گرديدند. نتيجه‌گيري: نتايج نشان دادند كه پرتوهاي UV‌ و هوادهي، داراي اثر مثبت بر تجزيه ديازينون و COD هستند و بيشترين سهم حذف آن‌ها به ترتيب به واسطه پرتوهاي UV، زمان تماس، هوادهي و نانوذرات است. طبق دستورالعمل سازمان حفاظت محيط زيست آمريكا، نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم جزو مواد غير سمي طبقه‌بندي مي‌شوند.

Abstract Introduction:Diazinon is an organophosphorus pesticide used to control a variety of insects in agriculture and it is relatively water soluble, non-polar, moderately mobile and persistent in soil, hence, it is a matter of health concern when using groundwater and surface derived drinking water. Objective: In this study, Photocatalytic degradation of Diazinon was investigated using the nano-TiO2, as a photocatalyst and in aqueous solution. Materials and Methods: The UV source was provided by OSRAM 125W high-pressure mercury lamp and the initial concentration of Diazinon was 40 mgl-1. In this study, the treatment conditions included the presence of UV and aeration, pH, amount of nano-TiO2 and the contact time. For the purpose of pre-concentration and extraction of the Diazinon from the samples, extraction was done using dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME) technique and, then, analysis was done by gas chromatography (GC-FID). The extent of Diazinon degradation was also determined by COD measurements by titration of the treated solution with KCr2O7 solution. The toxicity of nano-TiO2 was investigated by daphnia magna bioassay analyses. Results: The kinetics of Diazinon photodegradation was found to follow the first-order rate law and the rate constant was 0.099 (min-1). The optimum conditions for the degradation of Diazinon were found to be pH 8, [nano-TiO2] = 0.2 gl-1 and [time] = 120 min, and the removal efficiency of Diazinon and COD were 99.64% and 65%, respectively. The LC50 (96h) and NOEC (96h) of nano-TiO2 were 1173 and 507 mgl-1, respectively. Conclusion: The results show that the presence of UV and aeration, has a positive effect on Photocatalytic degradation of Diazinon and COD removal and the maximum removal of them were due to UV irradiation, exposure time, aeration and nano-TiO2, respectively. According to the US EPA classification, nano-TiO2 is classified as practically non-toxic.