استفاده از فن آوري نانوسونوفتوكاتاليستH2O2 US/UV/ZnO/ براي حذف مالاتيون و ديازينون از آب

نويسنده: عبدالمجيد فدايي
استاد راهنما: محمد هادي دهقاني
استاد مشاور: سيمين ناصري، نوشين راستكاري، اميرحسين محوي، منصوره شايقي
تاريخ دفاع: 1391/06/01
مدرك: درجه دكتري بهداشت محيط
دانشگاه: علوم پزشكي وخدمات بهداشتي درماني تهران، بهداشت، مهندسي بهداشت محيط
چكيده: سموم ارگانوفسفره از جمله مالاتيون و ديازينون از رايج‌ترين سموم دفع آفات در دنيا از جمله ايران به شمار مي‌رود و مصرف بي‌رويه آنها در بسياري از نقاط جهان موجب راهيابي آنها به آب و خاك و محيط زيست شده است. هدف از اين بررسي تجزيه آفت كش‌هاي مالاتيون و ديازينون با فرآيند US/UV/ZnO/H2O2 در آب و تعيين عوامل مؤثر بر تجزيه از جمله: غلظت اوليه آفت كش، pH، مدت زمان تماس، بارگذاري كاتاليست، عوامل مداخله‌گر، پايش مقدار كاتالسيت باقيمانده در آب تصفيه شده، و تعيين شرايط بهينه فرآيند پرداخته شده است.
براي انجام اين پژوهش در فرآيند فتوليز از يك راكتور ناپيوسته به حجم مفيد 8/0 ليتر از جنس پيركس با سيستم آب خنك كننده استفاده شد. اين راكتور يك همزن مغناطيسي قرار داده شده و تابش UV به وسيله لامپ 125 وات فشار متوسط جيوه در فاصله 75/ 3 سانتيمتري فراهم گرديد. شدت تابس به وسيله راديومتر ديجيتالي UV-C برابر 80 اندازه گيري گرديد.
در فرآيند سونوليز نيز از يك راكتور ناپيوسته به حجم 2/ 0 ليتر با گردش سيستم خنك كننده، استفاده شد. جهت تابش امواج US از فركانس 135 كيلوهرتز و شدت 500 وات استفاده گرديد و شرايط تلفيقي نيز به همين شكل انجام شد. غلظت باقيمانده آفت كش‌ها با روش ميكرو استخراج مايع ـ مايع پخشي و استخراج از گاز كروماتوگرافي با دتكتور FID و GC-MS سنجش و اندازه‌گيري شد. در مطالعه حاضر طبق نتايج پايش محيطي و اندازه‌گيري‌هاي انجام شده در دوره زماني خرداد ماه 1389 تا خرداد ماه 1390 ميانگين غلظت آفت كش مالاتيون µg/L 167.42+/- 83.93 و ديازينون µg/L 232.68+/- 113.34 در آب رودخانه بابل رود تعيين مقدار گرديد.
نتايج اين تحقيق نشان داد كه كارآيي حذف آفت كش ديازينون و مالاتيون با فرآيند سونوليز (US) پايين است و در صورت استفاده از فرآيندها به صورت تلفيقي با UV/US يا US/UV/ZnO/H2O2 به طور موفقيت آميزي آفت‌كش‌ها را حذف مي‌نمايد.
نتايج نشان داد از نظر آماري بين كارآيي فرآيند US با فرآيندهاي UV، UV/H2O2، UV/US، UV/ZnO اختلاف معني داري وجود دارد (05/ 0>P ).
در مجموع نتايج نشان داد كه آفت كش مالاتيون در 9 =pH و آفت كش ديازينون در 3=pH بيشترين كارآيي حذف را با فرآيندهاي بكار گرفته شده دارند.
سينتيك واكنش تجزيه آفت‌كش‌هاي مالاتيون و ديازينون از واكنش درجه يك تبعيت مي‌كند در كليه فرآيندهاي بكار گرفته شده و با افزايش غلظت اوليه آفت كش ميزان كارآيي حذف كاهش مي‌يابد. نتايج نشان داد كه در فرآيند فتوكاتاليزري UV/ZnO براي هر دو آفت كش در غلظت mg/L 50 كاتاليست كارآيي حذف بالاتر از غلظت mg/L 100 كاتاليست است به دليل افزايش قابليت عبور نور و توليد راديكال هيدروكسيل بيشتر در محيط واكنش.
در مجموع ميانگين كارآيي حذف آفت‌كش مالاتيون با فرآيند نانو سونو فتوكاتاليست زيادتر از آفت كش ديازينون است. به طوري كه در زمان 103 دقيقه ميانگين كارآيي حذف آفت كش مالاتيون 68 /92% و آفت كش ديازينون 13 /87% بدست آمد.
با توجه به اينكه متوسط رتبه ثابت سرعت تجزيه (k) با فرآيندهاي نانوسونوفتو كاتاليست براي آفت كش مالاتيون 36 /62 و براي ديازينون 64 /40 است يعني اينكه تجزيه آفت كش مالاتيون با سرعت زيادتري نسبت به آفت كش ديازينون انجام مي‌شود.
دو مداخله گر سولفات و بيكربنات بر كارآيي فرآيند US/UV/ZnO/H2O2 اثر بازدارندگي داشته و ربايش كننده راديكال‌هاي هيدروكسيل از محيط بوده و كارآيي حذف آفت كش‌هاي ارگانوفسفره به ميزان قابل توجهي كاهش داده است. همچنين اثر بازدارندگي يون بي‌كربنات زيادتر از سولفات بوده شرايط بهينه براي حذف آفت كش مالاتيون 9=pH ، غلظت اوليه سم ppb 200، زمان تماس US 105 دقيقه، زمان تماس UV 180 ثانيه، غلظت آب اكسيژنه mg/L 30 و غلظت كاتاليستmg/L50 و براي آفت كش ديازينون 3=pH، غلظت اوليه سم ppb 100، زمان تماس US 205 دقيقه، زمان تماس UV 180 ثانيه، غلظت آب اكسيژنه و غلظت كاتاليست مشابه سم مالاتيون به دست آمد.
كلمات كليدي: مالاتيون، ديازينون، فرابنفش، فراصوت، فتوكاتاليزور، اكسيد روي، آب اكسيژنه، آفت كش، آب