بخشی از مقاله
چکیده:
دیازینون از جمله سموم ارگانوفسفرهای است که به مقدار زیادی در کشاورزی مورد استفاده قرار میگیرد و به این ترتیب وارد منابع آبهای سطحی و زیر زمینی شده و از طریق زنجیره غذایی و چرخه آب وارد بدن موجودات زنده میگردد. بنابراین حذف آن از منابع آبی از اهمیت ویژهای برخوردار است. جذب سطحی یکی از روشهای کارآمد در حذف این آلاینده میباشد. جاذبهای مختلف طبیعی و سنتزی در حذف آلودگیهای مختلف و تصفیه محلولهای آبی بکار گرفته شده اند. دستهای از جاذبهای مورد استفاده هیدروکسیدهای لایه دوگانه - LDH - هستند. اصلاح این جاذبها با مواد فعال سطحی باعث افزایش کارایی آنها در حذف آلایندههای غیر قطبی گردیده است.
در این کار، جاذب هیدروکسید لایه دوگانه Mg-Al سنتزشده و توسط ماده فعال سطحی سدیم دودسیل بنزن سولفونات اصلاح شد. جاذبهای سنتز شده توسط تکنیکهای FT-IR و XRD شناسایی و تعیین ساختار گردیدند. کارایی این جاذبها در حذف دیازینون ارزیابی شد. عوامل موثر بر روی فرایند جذب با روش رویه پاسخ - RSM - بهینه شدند. شرایط بهینه pH=7/5 ، مقدار جاذب 0/02 گرم و زمان تماس 24 ساعت بدست آمد. از HPLC برای اندازهگیری غلظت دیازینون استفاده شد. ایزوترم لانگمویر و سینتیک شبه درجه دوم به خوبی قادربه توصیف دادههای تجربی بود. حداکثر ظرفیت جاذب 26/5 mg g-1 بدست آمد. کارایی روش در حذف دیازینون از نمونههای حقیقی آبی مورد ارزیابی قرار گرفت.
واژه های کلیدی:هیدروکسید لایه دوگانه+دیازینون+محلول های آبی
مقدمه
همراه با افزایش روزافزون جمعیت برای بالا بردن بازده تولید محصولهای کشاورزی پیشرفتهای زیادی صورت گرفته است. کشاورزی مدرن باید محصولهای خود را از خطر نابودی توسط آفتها حفظ کند. از این رو برای حفظ محصولها از آفتها و.بیماریها، هرساله مقادیر زیادی آفتکش در جهان مصرف میشود. در اثر مصرف زیاد آفتکشها، در گذر زمان، غلظتهای بالایی از آنها وارد محیط زیست میشود که منجر به نگرانی در مورد بقایای سموم و تاثیرهای مضر آنها برمحیطزیست میشود .[1]حشرهکشهای فسفره دسته مهمی از آفت کشها هستند که امروزه بیشترین مورد استفاده را دارا هستند. منشا اصلی سموم فسفره، فسفریک اسید است. عناصر تشکیل دهنده حشرهکشهای این دسته، عبارتند از: کربن، هیدروژن، اکسیژن و فسفر. برخی از آنهانیز دارای عناصری دیگر مانند کلر، برم و گوگرد هستند .[2]
استفاده فراوان این نوع از حشرهکشها، باقی مانده آنها در محیط زیست و تجمع آنها در مواد غذایی دارای پتانسیل خطر بالایی برای انسان است. عمل سموم فسفره آلی در بدن بی اثر کردن آنزیمهای کلین استراز است .[3]دیازینون از جمله سموم ارگانو فسفرهای است که به مقدار زیادی در کشاورزی مورد استفاده قرار میگیرد. LD50 گوارشی آن 80-135 و LD50 تنفسی آن 3/5 میلیگرم بر کیلوگرم برای 4 ساعت تماس با این سم است. سمیت آن از راه پوست برای انسان و دام کمتر از خطر مسمومیت از راه تنفساست اما جذب پوستی آن ایجاد مسمومیت حاد و مزمن مینماید .[4]اثرات تهدیدآمیز دیازینون بر سلامت انسان و محیط زیست موجب شده است تا حذف آن از منابع آبی از اهمیت ویژهای برخوردار باشد. روشهای ناپیوسته و پیوسته جذب، با بکارگیری جاذبهای مختلف طبیعی و سنتزی، به عنوان فرآیندهای با کارآیی بالا در حذف آلودگیهای مختلف و تصفیه محلولهای آبی مورد توجه گروههای تحقیقاتی در سراسر دنیا قرار گرفتهاند.
دستهای از جاذبهای مورد استفاده هیدروکسیدهای لایه دوگانه - LDH - هستند. این گروه از جاذبها ساختاری لایهای دارند که در آنها کسری از کاتیونهای دو ظرفیتی توسط کاتیونهای سه ظرفیتی جایگزین شدهاند و لایههایی با بار مثبت توسط آنیونها و مولکولهای آب از هم جدا شدهاند. رفتار تبادل آنیونی LDHها میتواند با اصلاح توسط مواد فعال سطحی به جاذب گونههای غیریونی نظیر دیازینون تبدیل گردد .[5]در کار حاضر توانایی جاذب تهیه شده بر پایه هیدروکسید لایه دوگانه که توسط ماده فعال سطحی SDBS اصلاح شدهاست برای حذف دیازینون با روش ناپیوسته مورد آزمون قرار گرفتهاست .[6] پارامترهای موثر بر فرآیند جذب به روش رویه پاسخ ارزیابی و تحلیل شدند.
بخش تجربی
مواد و دستگاههای مورد استفاده
دیازینون با درصد خلوص 95 درصد، از شرکت پرتونار خریداری شد. محلول مادر 1000 mg/L دیازینون از حل کردن مقدار مناسب از آن در اتانول تهیه شد. محلولهای کار با رقیق سازی از محلول مادر بدست آمد. منیزیم نیترات، آلومینیوم نیترات و سدیم نیترات مرک برای سنتز جاذب بکار رفت. هیدروکلریک اسید و سدیم هیدروکسید مرک با غلظت 0/1 مولار برای تنظیم pH محلولهای کار استفاده شد.دستگاههای مورد استفاده شامل:ترازوی تجزیه ای مدلGA200D، Ohaus، pHمتر مدلHerisau 780، Metrohm، سانتریفیوژ Labofuge300، Heraeus، HPLC مدلE-2695، Alliance-waters، FT-IR مدل is10، Thermo-Nicolet ،دستگاه تولید آب بدون یون .Zolalan M-,Uv-3+بود.
تهیه جاذبMg-Al-CO3
مقدار 3/84 g منیزیم نیترات و 0/666 g آلومینیوم نیترات، در 100 mL آب بدون یون حل شد. محلول یک مولار سدیم کربنات، قطره قطره به محلول فوق افزوده شد. مخلوط حاصل به مدت یک ساعت همزده شد و به مدت 24 ساعت در دمای C 80 رفلاکس گردید. مخلوط صاف شده و رسوب سه بار با آب بدون یون شستشو داده شد و به مدت 24 ساعت در دمای 40 C خشک گردید.اصلاح جاذبMg- Al- CO3 با ماده فعال سطحی SDBS 200 mg جاذب Mg-Al-CO3 در کوره الکتریکی در دمای 450 درجه به مدت 3 ساعت کلسینه شد. سپس این جاذب به mL 50 از محلول سدیم دو دسیل بنزن سولفونات، با pH=10 افزوده و به مدت 48 ساعت در اتمسفر نیتروژن هم زده شد. مخلوط حاصل سانتریفیوژ شده و جاذب به دست آمده به مدت 24 ساعتدر آون با دمای 70 درجه خشک گردید.
نتایج و بحث
شناسایی جاذب های سنتز شده
شناسایی جاذب تهیه شده Mg-Al-SDBS با استفاده از الگوی پراکندگی پرتو ایکس و طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه صورت گرفت. در طیف FT-IR مربوط به Mg-Al-CO3 و Mg-Al-SDBS که به ترتیب در شکلهای 1-1 و 2-1 مشاهده میشود، پیک پهنی که در ناحیه 3630 cm-1 مشاهده میشود، متعلق به ارتعاش پیوند O-H بوده و پیک کوچک در حدود 668cm-1 مربوط به مد ارتعاشی کربنات میباشد که این پیک بعد از اصلاح از بین میرود دلیل آن میتواند تبدیل کربنات به دی اکسید کربن در مرحله کلسینه کردن جاذب باشد. در طیف FT-IRجاذب اصلاح شده - شکل - 2-1 پیک در 1466 cm-1 مربوط به حلقه بنزن و پیک در ناحیه 1039cm-1 مربوط به فرکانس S=O - نا متقارن - و در 1181cm-1 مربوط به فرکانس - S=Oمتقارن - میباشد.
پیکهای تیزمشاهده شده در2924 cm-1 مربوط به گروه هیدروکربنی - -CH2 - در زنجیره ماده فعال سطحی SDBS است، که حضور این پیکها دلیل بر اصلاح موفقیتآمیز جاذب توسط ماده فعال سطحی میباشد.در شکل 2-1 حضور پیک پهن در حدود 3564 cm-1 مربوط به گروه عاملی OH میباشد. که این گروه عاملی در راس واحد اکتا هدرال در ساختار این جاذبها قرار دارد. بنا براین پیکهای مربوط به ساختار جاذب، در هر دو طیف تکرار شده است.الگوی پراکندگی XRD جاذبهای Mg-Al-CO3 و Mg-Al-SDBS در شکل 3-1 نشان داده شده است. الگوی آبی رنگ مربوط به Mg-Al-CO3 میباشد که سه پیک بلند مشاهده شد متناظر با 009، 006 و 003 میباشند .[7] الگوی قرمز رنگ مربوط به جاذب اصلاح شده است که در این طیف این سه پیک به زوایای کوچکتر جابجا شده اند که طبق رابطه براگ - 2d sin - n کوچکتر شدن زاویه ، نشان میدهد کهd یعنی فضای بین لایهایی جاذب بعد از اصلاح توسط ماده فعالسطحی افزایش یافته است.
کاربرد جاذب Mg-Al-SDBS در حذف دیازینون
انجام آزمایشهای مختلف برای بررسی توانایی جاذب Mg-Al-CO3 برای حذف درشت مولکول دیازینون نشان داد که این جاذب اصلاح نشده قادر به حذف دیازینون که یک گونه خنثی است نمیباشد. به همین دلیل جاذب با ماده فعال سطحیSDBS اصلاح شد که با افزایش فضای بین لایهای قادر به جذب دیازینون گردید. مقدار ظرفیت جذب یا مقدار ماده جذب شده بر سطح
