Journal of Mazandaran University of Medical Sciences

fa حذف سونوکاتالیستی دیازینون از محیط های آبی با استفاده از نانوذرات اکسید روی پوشش داده شده بر روی پلی اتیلن ترفتالات Sonocatalytic Removal of Diazinon from Aqueous Solutions Using Zinc Oxide Immobilized on Polyethylene Terephthalate بهداشت محیط زیست Environmental Health پژوهشي-کامل Research(Original) سابقه و هدف: آفت‌کش‌ها به‌عنوان ترکیبات سرطان‌زا، جهش‌زا و ناهنجاری‌زا به خوبی شناخته شده هستند و در برابر تخریب در محیط مقاوم هستند. ترکیبات ارگانوفسفره از بزرگ‌ترین و متنوع‌ترین گروه آفت‌کش‌ها در جهان هستند. دیازینون به عنوان یک آفت‌کش ارگانوفسفره، به‌طور گسترده در کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد و در مطالعه حاضر به‌عنوان آلاینده هدف مورد آزمایش قرار گرفت. مواد و روش‌ها: در این مطالعه تجربی، روش هم‌رسوبی برای تولید نانوکامپوزیت اکسید روی پوشش داده شده بر روی پلی‌اتیلن‌ترفتالات 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-پلی‌اتیلن‌ترفتالات بررسی گردید و تاثیر پارامترهای مختلف شامل، pH اولیه (11-3)، مقدار نانوکامپوزیت (g/L 2/5-0/2)، غلظت اولیه ی دیاینون (L/mg 50-5)، زمان تماس (60-5 دقیقه)، پراکسید هیدروژن (mM 50-2)، گازهای مختلف (اکسیژن و نیتروژن (L/min 2))، 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)، به‌ترتیب به‌عنوان به دام انداز سوپراکسید (O2.-)، حفره(h+) و هیدروکسیل (OH))، فرایندهای مختلف (پلی‌اتیلن ترفتالات، امواج اولتراسونیک، پلی‌اتیلن‌ترفتالات/ امواج اولتراسونیک، اکسیدروی، اکسید‌روی-پلی‌اتیلن‌ترفتالات، اکسید روی/ امواج اولتراسونیک، اکسید روی-پلی‌اتیلن‌ترفتالات/ امواج اولتراسونیک) و آزمایش بازیافتی مورد ارزیابی قرار گرفت. ابتدا با تغییر دادن pH نمونه&rlm;ها و ثابت نگه‌&rlm;داشتن مقدار نانوکاتالیست و غلظت اولیه دیازینون، مقدار بهینه pH برابر 5 به دست آمد. سپس با ثابت نگه داشتن pH نمونه&rlm;ها، کارایی سایر پارامترها بر روی حذف دیازینون مورد بررسی قرار گرفت. اندازه‌گیری غلظت باقیمانده دیازینون توسط دستگاه اسپکتروفتومتر (UV/VIS, DR5000) در طول موج nm 295 صورت گرفت. یافته‌ها: نتایج حاصل از آنالیز <a name="_Hlk164871637">FT-IR</a>و <a name="_Hlk164871626">XRD</a> پوشش داده شدن نانوذرات اکسید روی بر روی پلی‌اتیلن‌ترفتالات را تایید کرد. در شرایط بهینه غلظت اولیه‌ی دیازینون برابر با mg/L 20، pH برابر با 5 و مقدار نانوکامپوزیت برابر با g/L 2/5 در مدت زمان 60 دقیقه کارایی حذف سونوکاتالیستی دیازینون 99/81 درصد به دست آمد. با افزایش غلظت اولیه دیازینون از 5 به mg/L 50 کارایی حذف از100 به 40/15 درصد، ضریب ثابت سینتیکی درجه‌ی یک از 123/0 به min-1 0/0086 و ضریب رگرسیون (R2) از 0/985 به 0/9125 کاهش و مقدار انرژی مصرفی از181/073 به  kWh.m-32589/77افزایش یافت. با افزودن پراکسید هیدروژن تا mM 5 کارایی حذف دیازینون افزایش یافت. کارایی حذف در حضور انواع ترکیبات آلی و گاز نیتروژن کاهش یافت. به‌طورکلی کارایی فرآیند در حذف دیازینون از آب شهری به دلیل فعالیت رادیکال خواری آنیون&rlm;های موجود کاهش یافت. هم‌چنین آزمایشات مربوط به به‌دام اندازهای رادیکال نشان داد که موثرترین رادیکال در حذف دیازینون رادیکال هیدروکسل است، به‌طور کلی کارایی حذف دیازینون برابر با سیکل اول بعد از سیکل ششم مشاهده گردید. ترکیبات واسطه حذف سونوکاتالیستی دیازینون، دیازوکسون، 2-ایزوپروپیل-6-متیل-4-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 به‌عنوان ماده‌ای ارزان، کاربردی و دوستدار محیط زیست، کارایی قابل قبول برای حذف سونوکاتالیستی دیازینون از محیط‌های آبی را دارد.   Background and purpose: Pesticides are well-known for their carcinogenic, mutagenic, and teratogenic properties, and they exhibit resistance to environmental degradation. Organophosphorus compounds represent one of the largest and most diverse groups of pesticides globally. Diazinon, an organophosphorus pesticide widely used in agriculture, was selected as the target pollutant for the present study. Materials and methods: The co-precipitation method was employed to synthesize zinc oxide nanocomposites coated on polyethylene terephthalate (PET). Subsequently, the nanoparticle structure was analyzed using XRD, FT-IR, SEM, and EDX analyses. The efficiency of diazinon sonocatalytic removal by zinc oxide nanocomposites coated on PET was investigated, and the impact of various parameters, including pH (3-11), nanocomposite dosage (0.2-2.5 g/L), initial diazinon concentration (5-50 mg/L), contact time (5-60 min), hydrogen peroxide concentration (2-50 mM), different gases (oxygen and nitrogen gas (2 L/min)), organic compounds (folic acid, citric acid, humic acid, EDTA, oxalate acid, phenol), radical scavengers (ammonium oxalate as h+ scavenger, benzoquinone as <img alt="" src="file:///C:UsersSCA50~1.GHAAppDataLocalTempmsohtmlclip1�1clip_image002.gif" style="width:20px; height:19px" >scavenger, tert-butyl alcohol as •OH scavengers), various processes (PET, US, PET/US, ZnO, ZnO-PET, ZnO/US, ZnO-PET/US), and recycled experiment, was evaluated. Firstly, the pH optimum was acquired to be 5, with changing pH and constant nanocatalyst dosage and initial diazinon concentration. The effects of different parameters on the removal of diazinon were investigated at the constant value of pH. Diazinon residual concentration was measured by a spectrophotometer (UV/VIS, DR5000) at a wavelength of 295 nm. Results: FT-IR and XRD analyses confirmed the coating of ZnO nanorods onto PET. Under optimal conditions, initial diazinon concentration of 20 mg/L, pH of 5, and nanocomposite dosage of 2.5 g/L for 60 minutes the sonocatalytic removal efficiency of diazinon reached 99.81%. The removal efficiency decreased from 100 to 40.15% as the diazinon concentration increased from 5 to 100 mg/L. The first-order rate constant (kobs) decreased from 0.123 to 0.0086 min-1, while R2 decreased from 0.985 to 0.9152, and electrical energy per order (EEo) increased from 181.073 to 2589.77 kWh.m-3 with increasing diazinon concentration. The sonocatalytic removal of diazinon increased with rising H2O2 concentration up to 5 mM. However, the addition of organic compounds and nitrogen gas led to a decrease in diazinon removal efficiency. The effectiveness of processes for pesticide removal from drinking water decreased due to anions scavenger activity. Examination of radical scavengers revealed that •OH radicals were the most active in diazinon removal. Notably, proper sonocatalytic activity in diazinon removal was observed even after six successive cycles. Intermediate products identified by GC-MS in the sonocatalytic removal process included diazoxon, IMP, hydroxy-diazinon, and diazinon-methyl-ketone. Conclusion: The findings suggest that zinc oxide coated on polyethylene terephthalate, as an affordable, practical, and environmentally friendly material, exhibits satisfactory efficiency for the sonocatalytic removal of diazinon from water environments.   دیازینون, اکسیداسیون پیشرفته, اکسید روی-پلی‌اتیلن‌ترفتالات, سونولیز, سینتیک diazinon, advanced oxidation processes, zinc oxide-polyethylene terephthalate, sonolysis, kinetic 163 181 http://jmums.mazums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-15250-2&slc_lang=fa&sid=1 Mahsa Pourrahmati-Shiraz مهسا پوررحمتی شیراز mahsapourrahmati9@gmail.com 1003194753284600168542 1003194753284600168542 No MSc in Environmental Health Engineering, School of Health, Guilan University of Medical Sciences, Rasht, Iran کارشناسی ارشد مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی گیلان، رشت، ایران Azita Mohagheghian آزیتا محققیان mohagheghian45@gmail.com 1003194753284600168543 1003194753284600168543 No Associate Professor, Research Center of Health and Environment, Department of Environmental Health Engineering, School of Health, Guilan University of Medical Sciences, Rasht, Iran دانشیار، گروه مهندسی بهداشت محیط، مرکز تحقیقات بهداشت و محیط زیست، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی گیلان، رشت، ایران Mehdi Shirzad-Siboni مهدی شیرزاد سیبنی mshirzadsiboni@gums.ac.ir 1003194753284600168544 1003194753284600168544 Yes Associate Professor, Research Center of Health and Environment, Department of Environmental Health Engineering, School of Health, Guilan University of Medical Sciences, Rasht, Iran دانشیار، گروه مهندسی بهداشت محیط، مرکز تحقیقات بهداشت و محیط زیست، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی گیلان، رشت، ایران