معدني سازي آلاينده آلي كاربامات با استفاده از نانو فتوكاتاليست سنتزي ZnO/αFe2O3

Mineralization of organic pollutants of carbamate using synthetic nano photocatalyst of ZnO/α-Fe2O3

تركيبات موجود در آفت كش هاي كشاورزي گروهي از مواد شيميايي و مصنوعي هستند كه استفاده زيادي در اين صنعت دارند. ورود دايمي اين مواد در منابع آبي آلايندگي بسيار بالايي را توليد مي كند كه سبب ايجاد خطر براي محيط هاي آبي و ارگانيسم هاي آن مي گردد .از ميان سموم آفت كش مورد استفاده در كشاورزي، سموم ارگانوفسفره و كاربامات ها داراي بيشترين ميزان مصرف جهت رويارويي با آفات گياهي هستند. در اين پژوهش از فرايند فتوكاتاليستي با استفاده از سنتز نانوكامپوزيت ZnO/αFe2O3 به روش بال ميلز جهت تصفيه فاضلاب سنتزي حاوي كاربامات استفاده شده است. براي اين منظور از نانوذرات اكسيد روي و اكسيدآهن هر كدام به ميزان نيم مول (40/5 گرم اكسيد روي و 80 گرم اكسيدآهن) به مدت 12 ساعت در دستگاه آسياب ماهواره اي پرانرژي با سرعت 300 دور بر دقيقه در دو محفظه فولادي به چرخش درآمد. نسبت وزني كاتاليست به گوي هاي10 ميلي متري، 1:20 بود و به ازاي هر 15 دقيقه چرخش، 5 دقيقه استراحت داده شد و در كل 16 ساعت چرخش سيكل وار در دستگاه انجام گرفت. خصوصيات نانوكامپوزيت سنتز شده به كمك آناليزهاي XRD، SEM،XRF و FTIR تعيين گرديد. آناليز XRD ساختار شش وجهي اكسيد روي و اكسيد آهن را تاييد و اندازه بلور نانوكامپوزيت با استفاده از رابطه شرر به ميزان 10/66 نانومتر تعيين شد. بر اساس نتايج حاصل از آناليز DRS، اكسيد روي و اكسيد آهن بال ميلزشده و حرارت ديده داراي شكاف انرژي برابر با 1/878 الكترون ولت بود كه نسب به اكسيد روي معمولي كاهش يافته بود. با آناليز FTIR، پيك هاي مربوط به Zn-O و Fe-O در نانوكامپوزيت مشاهده گرديد. در آناليز XRF نيز مقادير وزني عناصر Zn و Fe در نانوكامپوزيتZnO/α-Fe2O3 برابر با %77/3 و %61/3 تعيين شد. فعاليت فتوكاتاليستي نانوكامپوزيت سنتزي ZnO/α-Fe2O3 تحت تابش دو لامپ 8 وات UVC براي معدني سازي آلاينده آلي كاربامات با متغيرهاي غلظت فتوكاتاليست، زمان ماند و ميزان pH به عنوان متغير كمي موثر و نوع كاتاليست مصرفي به عنوان متغير كيفي موثر بررسي شد. ثابت سرعت واكنش در بهترين شرايط كه شامل كمك اكسيدروي اصلاح شده و غلظت كاتاليست g/L1 و تعداد 2 عدد لامپ 8 وات UVC و 8 pH= در مدت 3 ساعت به سرعت min-1 0/0043 بدست آمد.

Ingredients in agricultural pesticides are a group of chemicals and synthetics that are widely used in the industry. The constant entry of these substances into water resources produces very high levels of pollution, which poses a threat to aquatic environments and their organisms. Among the pesticides used in agriculture are organophosphorus, carbamate and pyrithioide pesticides. Organophosphorus and carbamates have the highest levels of consumption to deal with plant pests. In this study, the photocatalyst was synthesized by ball mills method. In this method, oxide and iron oxide nanoparticles were rotated in half steel compartment (40.5 g of oxide and 80 g of iron oxide) for 12 hours in a high-energy satellite mill at 300 rpm. The weight ratio of the catalyst to 10 mm spheres is 1:20 and for each 15 min rotation, 5 min rest and a total of 16 h cyclical rotation was performed in the device to complete the nanocomposite synthesis process. Heat treatment was carried out for 1 hour by a muffle furnace at 700 ° C. Also, this nanocomposite were characterized with the analysis of XRD, XRF, DRS and FTIR. The XRD analysis showed the hexagonal structure of nanocomposite with using of Debay-Scherer relationship, the crystals size of ZnO/α-Fe2O3 nanocomposite was calculated about 10.66 nm. SEM images showed the Fe2O3 nanoparticle Placement between ZnO nanoparticle. Result of DRS revealed that band gaps of the ZnO and Balmiled iron oxide and heated was 1.878 eV. By FTIR analysis, peaks of Zn-O and Fe-O were observed in the nanocomposite. According to EDX analysis for the weight values of Zn and Fe and O of ZnO/α-Fe2O3 nanocomposite was 5.30% and 55.8%. According to XRF analysis, the weight values of Zn and Fe in ZnO/α-Fe2O3 nanocomposites were 77.33% and 61.13%, respectively. The photocatalytic activity of the synthesized ZnO/α-Fe2O3 nanocomposite under UV irradiation was analyzed by two 8 watts UVC lamps for mineralization of organic carbamate pollutants from agricultural wastewater. In this design ZnO/α-Fe2O3 nanocomposite concentration, pH and radiation time were considered as effective quantitative variables and the type of catalyst consumed as effective qualitative variables. Reaction rate reached best at 0.0043 min-1 in the best conditions, including modified oxide and catalyst concentration of 1 gr/l and two 8W UV lamps and pH = 8 for 3 hours.