سنتز نانوکاتالیست اکسید روی/اکسید گرافن احیا شده و ارزیابی کارایی آن در تخریب فتوکاتالیستی آفت‌کش پاراکوات

سابقه و هدف: پاراکوات سومین علف‌کش از لحاظ گستردگی مصرف در جهان است. این علف‌کش پتانسیل آسیب به غشای سلولی را از طریق پراکسید‌کردن لیپید به واسطه حمله رادیکال‌های آزاد دارد. در این پژوهش، فتوکاتالیست هتروژن اکسید روی/اکسیدگرافن zno/rgo (zg) برای اکسیداسیون آفت‌کش پاراکوات در محلول آبی و تحت نور فرابنفش مورد ‌استفاده قرار‌گرفت.مواد و روش‌ها: در این مطالعه تجربی، برای تعیین مشخصات کاتالیست سنتز‌شده آنالیزهای eds, fesem, bet, xrd, ftir انجام شد. تاثیر پارامترهای بهره‌برداری شامل ph محلول، غلظت کاتالیست، درصد‌بارگذاری rgo، غلظت پاراکوات و شدت نور فرابنفش بر تخریب پاراکوات در یک محیط ناپیوسته مطالعه شد. سنجش غلظت باقیمانده آفت‌کش و نوع و سمیت ترکیبات واسطه به‌ترتیب توسط آنالیز نمونه‌ها با دستگاه hplc، gcms و آزمون سمیت توسط دافنیا مگنا انجام شد. مطالعات مربوط به قابلیت استفاده ‌مجدد کاتالیست و تاثیر عوامل به‌دام‌انداز رادیکال و آنیون‌های معدنی نیز انجام گرفت.یافته‌ها: در شرایط بهینه (7=ph، بارگذاری کاتالیست=10درصد، غلظت کاتالیست=0/5گرم درلیتر، غلظت پاراکوات=10میلی‌گرم در لیتر و شدت نور فرابنفش= mw/cm2220)، نرخ تخریب و معدنی‌سازی به‌ترتیب 91/61 و 51 درصد در مدت‌زمان 120 دقیقه بود. آزمایشات مربوط به ترکیبات به‌دام‌انداز رادیکال نشان داد که الکترون، موثرترین عامل در فرآیند اکسیداسیون پاراکوات در سیستم zg/uv بوده است. در نمونه‌های مربوط به زهاب کشاورزی، راندمان تخریب در مقایسه با نمونه‌های سنتتیک برابر با 58/27 درصد بود. بر طبق نتایج تست سمیت زیستی، واحد سمیت در نمونه‌های حاوی آفت‌کش بعد از مدت‌زمان 96 ساعت، از 61/72 در نمونه‌های خام به19/12 در نمونه‌های تصفیه‌شده کاهش یافت.استنتاج: فرایند zg/uv به‌علت راندمان بالا و فعالیت کاتالیستی عالی می‌تواند به‌طور موفقیت‌آمیزی برای تخریب آلاینده‌های آلی به‌ویژه آفت‌کش‌ها در فاضلاب استفاده شود.

Synthesis of Zinc Oxide / Reduced Graphene Oxide Nanocatalyst and Its Efficiency in Photocatalytic Degradation of Paraquat Herbicide

Background and purpose: Paraquat (PQ) is the third most widely used herbicide in the world. This herbicide has the potential to damage cell membranes by lipid peroxidation and free radical attack. In this study, ZnO /rGO (ZG) heterogeneous photocatalyst was used for oxidation of PQ herbicide in aqueous solution under ultraviolet light irradiation.Materials and methods: In this experimental study, EDS, FESEM, BET, XRD, and FTIR analyzes were performed to determine the characteristics of synthesized catalyst. Effect of operating parameters, including solution pH, catalyst concentration, rGO percentage loading, PQ concentration, and UVlight intensity on degradation of PQ was studied in batch mode. Residual concentration of PQ and type and toxicity of intermediate compounds were measured by HPLC and GCMS, respectively and toxicity test was done by Daphnia Magna. Studies on reusability of catalysts, effect of radical scavengers, and inorganic anions were also performed.Results: Under optimum conditions (pH=7, catalyst loading=10%, catalyst concentration=0.5 g/l, PQ concentration= 10mg/l, and UVlight intensity=220 mw/cm2), degradation and mineralization rate were 91.61% and 51% in 120 minutes, respectively. Radical scavenger experiments showed electron as the most effective factor in PQ oxidation process in ZG/UV system. In samples of agricultural runoff, degradation efficiency was 58.27%. Biotoxicity test also showed that toxic unit in pesticidecontaining samples was 61.72 in raw samples that decreased to 12.19 in treated samples after 96 hours.Conclusion: ZG/UV process has high efficiency and excellent catalytic activity, so, it the can be successfully used to degrade organic pollutants, especially pesticides, in wastewater.