بررسي كارايي فرايند الكتروشيميايي در حذف سم ايميداكلوپريد از محلول‌هاي آبي: تأثير نوع و نحوه‌ي آرايش الكترودها

Efficiency of Electrochemical Process in Removal of Imidacloprid from Aqueous Solutions: Effect of Type and Arrangement of Electrodes

سابقه و هدف: ايميداكلوپريد، يك حشره‌كش سيستميك بوده كه به طور گسترده جهت كنترل تعداد زيادي از آفات در كشاورزي به كار مي‌رود. بنابراين با توجه به اثرات سمي آن، لازم است با روش‌هاي مناسبي آن را حذف نمود. هدف اين مطالعه، ارزيابي كارايي فرايند تجزيه‌ي الكتروشيميايي در حذف سم ايميداكلوپريد از محلول‌هاي آبي مي‌باشد. مواد و روش‌ها: از يك راكتور شيشه‌اي و تركيب‌هاي مختلفي از الكترودها براي انجام آزمايشات ناپيوسته جهت بررسي كارايي فرايند استفاده شد. تأثير پارامترهاي مختلف جهت تعيين شرايط بهينه مورد بررسي قرار گرفت. براي انجام اين كار به ترتيب از الكترودهاي سرب و استيل ضد زنگ به عنوان آند و كاتد استفاده شد. در ادامه و تحت شرايط بهينه‌ي تعيين شده، كارايي الكترودهاي مختلف شامل مس، آهن، آلومينيوم، استيل و گرافيت در حذف سم با هم مقايسه ساده شدند. يافته‌ها: آناليزها نشان داد كه تحت شرايط بهينه، كارايي روش در حذف ايميداكلوپريد و COD به ترتيب برابر 2/97 درصد و 57/88 درصد مي‌باشد. داده‌هاي سينتيكي تبعيت آن از واكنش درجه اول كاذب را نشان داد. در بين الكترودهاي بررسي شده نيز بعد از سرب، به ترتيب الكترودهاي مس، آهن، استيل، گرافيت و آلومينيوم بيش‌ترين كارايي را نشان دادند. آناليز طيف‌سنجي مادون قرمز (FTIR) نشان داد كه بر اثر تجزيه‌ي سم، گروه‌هاي عاملي دچار تغيير مي‌شود. هم‌چنين نتايج آناليز GC/MS تجزيه شدن تركيب را به محصولات پاياني تأييد كرد. استنتاج: نتايج حاصل از اين تحقيق نشان داد فرايند الكتروشيميايي، يك فرايند مؤثر در حذف حشره‌كش ايميداكلوپريد بوده كه تحت شرايط بهينه آزمايشگاهي مي‌تواند حدود 97 درصد كارايي در حذف داشته باشد.

Background and purpose: Imidacloprid (IM) is a systemic insecticide that is widely used to control a large number of pests in agriculture. It has toxic effects, therefore, it should be removed using appropriate methods. The aim of this study was to evaluate the efficiency of electrochemical degradation process to remove IM from aqueous solutions. Materials and methods: In this experiment, a glass reactor and different combinations of electrodes were used to assess process efficiency in batch mode. The effects of various parameters were studied to determine the optimum conditions. We used the combinations of lead and stainless steel electrodes as the anode and the cathode, respectively. Then, under optimum conditions, the efficiencies of other electrodes including copper, iron, aluminum, steel and graphite in removal of IM were simply compared. Results: The analysis showed that in the optimal conditions, the maximum removal efficiency of IM and COD were 97.2% and 88.57%, respectively. The data followed the pseudo first order reaction kinetics model. Among the electrodes investigated, lead followed by copper, iron, stainless steel, graphite, and aluminum showed the highest efficiency. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis showed that due to IM degradation, the functional groups have been changed, and the results of GC/MS analysis confirmed the degradation of the compound to the final products. Conclusion: The results indicated that electrochemical process is an effective process in Imidacloprid removal which could remove ≈ 97% of IM.