حذف سونوکاتالیستی دیازینون از محیط های آبی با استفاده از نانوذرات اکسید روی پوشش داده شده بر روی پلی اتیلن ترفتالات

سابقه و هدف: آفت کش ها به عنوان ترکیبات سرطان زا، جهش زا و ناهنجاری زا به خوبی شناخته شده هستند و در برابر تخریب در محیط مقاوم هستند. ترکیبات ارگانوفسفره از بزرگ ترین و متنوع ترین گروه آفت کش ها در جهان هستند. دیازینون به عنوان یک آفت کش ارگانوفسفره، به طور گسترده در کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد و در مطالعه حاضر به عنوان آلاینده هدف مورد آزمایش قرار گرفت. مواد و روش ها: در این مطالعه تجربی، روش هم رسوبی برای تولید نانوکامپوزیت اکسید روی پوشش داده شده بر روی پلی اتیلن ترفتالات مورد استفاده قرار گرفت. سپس ساختار نانوکامپوزیت توسط آنالیزهای XRD، FT-IR، SEM و EDX مورد بررسی قرار گرفت و پس از آن کارایی حذف سونوکاتالیستی دیازینون توسط نانوکامپوزیت اکسید روی-پلی اتیلن ترفتالات بررسی گردید و تاثیر پارامترهای مختلف شامل، pH اولیه (۱۱-۳)، مقدار نانوکامپوزیت (g/L ۲/۵-۰/۲)، غلظت اولیه ی دیاینون (L/mg ۵۰-۵)، زمان تماس (۶۰-۵ دقیقه)، پراکسید هیدروژن (mM ۵۰-۲)، گازهای مختلف (اکسیژن و نیتروژن (L/min ۲))، ترکیبات آلی (فولیک اسید، سیتریک اسید، هیومیک اسید، اتیلن دی آمین تترا اسیدیک اسید، اسید اگزالات، فنل )، به دام انداز های رادیکالی (بنزوکینون (BQ)، آمونیوم اگزالات (AO)، ترت بوتیل الکل (TBA)، به ترتیب به عنوان به دام انداز سوپراکسید (O۲.-)، حفره(h+) و هیدروکسیل (OH))، فرایندهای مختلف (پلی اتیلن ترفتالات، امواج اولتراسونیک، پلی اتیلن ترفتالات/ امواج اولتراسونیک، اکسیدروی، اکسید روی-پلی اتیلن ترفتالات، اکسید روی/ امواج اولتراسونیک، اکسید روی-پلی اتیلن ترفتالات/ امواج اولتراسونیک) و آزمایش بازیافتی مورد ارزیابی قرار گرفت. ابتدا با تغییر دادن pH نمونهها و ثابت نگه داشتن مقدار نانوکاتالیست و غلظت اولیه دیازینون، مقدار بهینه pH برابر ۵ به دست آمد. سپس با ثابت نگه داشتن pH نمونهها، کارایی سایر پارامترها بر روی حذف دیازینون مورد بررسی قرار گرفت. اندازه گیری غلظت باقیمانده دیازینون توسط دستگاه اسپکتروفتومتر (UV/VIS, DR۵۰۰۰) در طول موج nm ۲۹۵ صورت گرفت. یافته ها: نتایج حاصل از آنالیز FT-IRو XRD پوشش داده شدن نانوذرات اکسید روی بر روی پلی اتیلن ترفتالات را تایید کرد. در شرایط بهینه غلظت اولیه ی دیازینون برابر با mg/L ۲۰، pH برابر با ۵ و مقدار نانوکامپوزیت برابر با g/L ۲/۵ در مدت زمان ۶۰ دقیقه کارایی حذف سونوکاتالیستی دیازینون ۹۹/۸۱ درصد به دست آمد. با افزایش غلظت اولیه دیازینون از ۵ به mg/L ۵۰ کارایی حذف از۱۰۰ به ۴۰/۱۵ درصد، ضریب ثابت سینتیکی درجه ی یک از ۱۲۳/۰ به min-۱ ۰/۰۰۸۶ و ضریب رگرسیون (R۲) از ۰/۹۸۵ به ۰/۹۱۲۵ کاهش و مقدار انرژی مصرفی از۱۸۱/۰۷۳ به  kWh.m-۳۲۵۸۹/۷۷افزایش یافت. با افزودن پراکسید هیدروژن تا mM ۵ کارایی حذف دیازینون افزایش یافت. کارایی حذف در حضور انواع ترکیبات آلی و گاز نیتروژن کاهش یافت. به طورکلی کارایی فرآیند در حذف دیازینون از آب شهری به دلیل فعالیت رادیکال خواری آنیونهای موجود کاهش یافت. هم چنین آزمایشات مربوط به به دام اندازهای رادیکال نشان داد که موثرترین رادیکال در حذف دیازینون رادیکال هیدروکسل است، به طور کلی کارایی حذف دیازینون برابر با سیکل اول بعد از سیکل ششم مشاهده گردید. ترکیبات واسطه حذف سونوکاتالیستی دیازینون، دیازوکسون، ۲-ایزوپروپیل-۶-متیل-۴-پیریمیدینول(IMP)، هیدروکسی دیازینون و دیازینون متیل کتون با استفاده از دستگاه GC-MS تعیین گردید. استنتاج: نتایج حاکی از آن بود که اکسید روی-پلی اتیلن ترفتالات به عنوان ماده ای ارزان، کاربردی و دوستدار محیط زیست، کارایی قابل قبول برای حذف سونوکاتالیستی دیازینون از محیط های آبی را دارد.

Keywords:

diazinon , advanced oxidation processes , zinc oxide-polyethylene terephthalate , sonolysis , kinetic , دیازینون , اکسیداسیون پیشرفته , اکسید روی-پلی اتیلن ترفتالات , سونولیز , سینتیک