Kesikli reaktörde fotokatalitik proseslerle pestisit giderimi

Abstract

Organofosfatlı bir pestisit olan ve kent/orman ilaçlamalarının yanı sıra, tarımda ürünlerin korunmasında kullanılan geniş spektrumlu ve temas etkiye sahip insektisit (böcek öldürücü) ve akarisit (örümcek öldürücü) olan monocrotophos'un sulu çözeltilerinin fotokatalitik oksidasyonda göstereceği performansı saptamak ve optimum koşulları belirlemek için fotokatalitik oksidasyonla bozunum ve mineralizasyon verimleri araştırılmıştır. Fotokatalitik oksidasyon prosesi kesikli tip kuvars reaktörle, farklı dalga boylarında ışınım yapan lambalar (UVA-White, UVA-Blue ve UVC) ve değişik yarı iletken fotokatalizör (TiO2 P-25 and Tronox, ZnO Fluka and Sigma) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Monocrotophos için fotokatalitik oksidasyon prosesinde katalizör tipi ve uygun dalga boyu seçimi, katalizör konsantrasyonu, başlangıç monocrotophos konsantrasyonu, pH, ışık şiddeti gibi parametreler incelenmiştir. Sulu pestisit çözeltisi icin Monocrotophos giderim verimleri konsantrasyonları HPLC analizi ve organik madde giderimi ise TOC analizi ile saptanmıştır. Fotokatalitik oksidasyon deneyleri sonucunda Monocrotophos için kullanılan katalizörler olan ZnO 'nun ve de TiO2 'nin UVC 'de en yüksek fotokatalitik giderim verimine sahip olduğu tespit edilmiştir. Ancak proses parametrelerindeki değerlendirmeler için UVA tipi lamba seçilmiştir. Lamba sayısı arttıkça giderim veriminin arttığı, pH değişikliğinin giderim verimine etkisinin olmadığı görülmüştür. Kataliz konsantrasyonunun 1.5 g/mL den itibaren çok fazla giderim verimine katkısı olmadığı, pestisit konsantrasyonun artmasıyla giderim veriminin düştüğü tespit edilmiştir. Ayrıca deneysel veriler, yalancı birinci derece hız modeli ile açıklanmıştır. Minerilizasyon sonucu verimi incelendiğinde TOC giderim veriminin belirlenen süre için düşük kaldığı gözlemlenmiştir.

Photocatalytic degradation and mineralization performance of Monocrotophos (MCP) aqueous solutions was performed using semi conductor catalysts under different UV illumination. MCP is an insecticide and acaricide with wide spectrum and contact effect. It is used not only in disinfecting of urban/forest life but also protection of agriculture. Photocatalytic oxidation was carried out in the batch quartz reactor, using different type ultraviolet lamps (UVA-White, UVA-Blue and UVC) and using different semiconductor photocatalysts (TiO2 P-25 and Tronox, ZnO Fluka and Sigma). In order to evaluate photocatalytic oxidation of monocrotophos, different process parameters i.e. catalyst type, effect of radiation wavelength, catalyst loading, initial MCP concentration, pH and light intensity were examined. Removal efficiency of MCP aqueous solutions was determined via HPLC analysis and the mineralization effect was determined via TOC analysis. As a result of photocatalytic oxidation experiments, it is found out that ZnO (Fluka) and TiO2 (P-25) catalysts had the maximum photocatalytic removal efficiency for UVC wavelength. Whereas related removal efficiencies were also obtained with UVA type lamps which were selected for the evaluation of other process parameters. Removal efficiency was increased with increasing light intensity. pH variation indicated that it did not have strong effect on process degradation. Optimum catalyst loading was obtained as 1.5 g/mL and removal efficiency was decreased when the pesticide concentration was increased. In addition, experimental data was evaluated using pseudo first order rate model. Based on TOC data, mineralization efficiency was lower than the MCP degradation for the current process time.