การสลายคาร์เบนดาซิมในน้ำด้วยปฏิกิริยาโฟโตคะตะไลสิสจากการใช้ผงและแผ่นกรองเคลือบผงไทเทเนียมไดออกไซด์
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
การศึกษานี้ใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์ (Degussa P25) 2 รูปแบบ คือ แบบผง และแบบแผ่นกรองใยแก้วเคลือบผงไทเทเนียมไดออกไซด์ในการสลายคาร์เบนดาซิม 50 (ชื่อทางการค้า) ในน้ำ ความเข้มข้น 10 มิลลิกรัมต่อลิตร (เทียบเท่าคาร์เบนดาซิมมาตรฐาน 5 มิลลิกรัมต่อลิตร) ภายใต้แสงจากดวงอาทิตย์ เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาโฟโตคะตะไลสิส โดยศึกษาความเข้มข้นของผง Degussa P25 ที่เหมาะสม (0.005-10 กรัมต่อลิตร) แล้วเลือกความเข้มข้นที่ให้ประสิทธิภาพสูงสุดมาเปรียบเทียบกับการใช้แผ่นกรองเคลือบ ส่วนของการเคลือบแผ่นกรองมีการศึกษาความเข้มข้นของ Degussa P25 (ร้อยละ 0.05-2 โดยมวลต่อปริมาตร) และศึกษาจำนวนกรัมต่อแผ่น (0.05-0.3 กรัมต่อแผ่น) รวมถึงจำนวนแผ่นกรอง (1, 2 และ 3 แผ่น) ในการสลายคาร์เบนดาซิม 50 ในน้ำ โดยศึกษาปฏิกิริยาโฟโตไลสิสและการดูดติดที่ไม่มีแสง (sorption) เพื่อการเปรียบเทียบด้วย สุดท้ายเป็นการศึกษาผลของความเป็นกรด-ด่าง (pH) ของน้ำต่อประสิทธิภาพในการสลายคาร์เบนดาซิม 50 ด้วยการปรับ pH ของน้ำเป็น 5, 7 และ 9 เฉพาะเริ่มต้น เปรียบเทียบกับควบคุม pH ดังกล่าวให้คงที่ตลอดระยะเวลา 180 นาที ที่ทำการทดลอง ผลการศึกษาพบว่าปฏิกิริยาโฟโตไลสิสไม่สามารถสลายคาร์เบนดาซิม 50 ในน้ำ ขณะที่ปฏิกิริยาโฟโตคะตะไลสิสพบว่าการใช้ผง Degussa P25 ความเข้มข้น 2 กรัมต่อลิตร ให้ประสิทธิภาพสูงสุด คือ ร้อยละ 95.6 มีค่าคงที่ของการเกิดปฏิกิริยา 0.032 ต่อนาที ส่วนการเคลือบผง Degussa P25 บนแผ่นกรองพบว่าความเข้มข้นร้อยละ 0.3 โดยมวลต่อปริมาตร มีความเหมาะสมที่สุด โดยน้ำหนักของ Degussa P25 บนแผ่นกรอง 0.05-0.3 กรัมต่อแผ่น ให้ความแตกต่างที่ไม่มีนัยสำคัญทางสถิติในการสลายคาร์เบนดาซิม 50 เช่นเดียวกับจำนวนแผ่นกรองที่พบว่า 1-3 แผ่น ให้ความแตกต่างที่ไม่มีนัยสำคัญทางสถิติ สำหรับการเปรียบเทียบระหว่างการใช้ผง Degussa P25 กับแผ่นกรองเคลือบความเข้มข้นไทเทเนียมไดออกไซด์ต่อน้ำเท่ากันในการสลายคาร์เบนดาซิม 50 พบว่าการใช้ผง Degussa P25 สลายได้ไวกว่าการใช้แผ่นกรองเคลือบ โดยต้องใช้เวลานาน 120 นาที ประสิทธิภาพของแผ่นกรองเคลือบจึงจะใกล้เคียงกับการใช้ผง Degussa P25 ในแง่ของการดูดติดพบว่าทั้งผงและแผ่นกรองเคลือบดูดติดคาร์เบนดาซิม 50 ไม่เกินร้อยละ 6 สำหรับผลของ pH ของน้ำพบว่าการปรับ pH เป็น 5 และ 7 มีประสิทธิภาพในการสลายคาร์เบนดาซิม 50 ที่ดีกว่า pH 9 ทั้งในชุดที่ปรับ pH เฉพาะนาทีเริ่มต้นและชุดที่ควบคุม pH ตลอดระยะเวลาที่ทดลอง โดยผง Degussa P25 มีค่าคงที่ของอัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงสุด 0.0404-0.0441 ต่อนาที ขณะที่การใช้แผ่นกรองเคลือบมีค่าคงที่สูงสุดอยู่ในช่วง 0.0206-0.0210 ต่อนาที จากการปรับ pH เฉพาะตอนเริ่มต้น
Article Details
เอกสารอ้างอิง
[2] Department of Agricultural, Ministry of Agriculture and Cooperatives, Top Ten Imported Hazardous Materials in Thailand (2557 B.E.), Available Source: http://www. doa.go.th/ard/FileUpload/StatisticsHazardTop57.pdf, October 10, 2017.
[3] Mostrag-Szlichtyng, A. and Worth, A.P., 2010, In Silico Modelling of Microbial and Human Metabolism: A Case Study with the Fungicide Carbendazim, Available Source: https://pdfs.semanticscholar.org/6548/ce8d502c381f62e93aad04f00054aeab2d8c.pdf, December 15, 2017.
[4] Mazellier, P., Leroy, É., de Laat, J. and Legube, B., 2003, Degradation of carbenda zim by UV/H2O2 investigated by kinetic modelling, Environ. Chem. Lett. 1: 68-72.
[5] El-Saharty, A. and Hassan, I., A., 2014, Photochemical Purification of Wastewater from the Fungicides and Pesticides Using Advanced Oxidation Processes, Aust. J. Basic Appl. Sci. 8: 434-441.
[6] Hamal, D.B. and Klabunde, K.J., 2007, Synthesis, characterization, and visible light activity of new nanoparticle photocatalysts based on silver, carbon, and sulfur-doped TiO2, J. Colloid Interf. Sci. 311: 514-522.
[7] Djebbar, K. and Sehili, T., 1998, Kinetics of heterogeneous photocatalytic decom position of 2,4-dichlorophenoxy acetic acid over titanium dioxide and zinc oxide in aqueous solution, J. Pest. Sci. 54: 269-276.
[8] Herrmann, J.M., Disdier, J., Pichat, P., Malato, S. and Blanco, J., 1998, TiO2-based solar photocatalytic detoxification of water containing organic pollutants: Case studies of 2,4-dichlorophenoxy aceticacid (2,4-D) and of benzofuran, Appl. Catal. B 17: 15-23.
[9] Rajeswari, R. and Kanmani, S., 2009, TiO2 based heterogenous photocatalytic treatment combined with ozonation for carbendazim degradation, Iran. J. Environ. Health Sci. Eng. 6: 61-66.
[10] Ohno, T., Sarukawa, K., Tokieda, K. and Matsumura, M., 2001, Morphology of a TiO2 photocatalyst (Degussa, P-25) consisting of anatase and rutile crystalline phases, J. Catal. 203: 82-86.
[11] Munter, R., 2001, Advanced oxidation processes-current status and prospects, Proc. Estonian Acad. Sci. Chem. 50: 59-80.
[12] Kiss, A. and Virag, D., 2009, Photostability and photodegradation pathways of distinctive pesticides, J. Environ. Qual. 38: 157-163.
[13] Boudina, A., Emmelin, C., Baaliouamer, A., Grenier-Loustalot, M.F. and Chovelon, J.M., 2003, Photochemical behaviour of carbendazim in aqueous solution, Chemosphere 50: 649-655.
[14] National Center for Biotechnology Information, 2010, PubChem Database: Carbendazim, Available Source: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Carbendazim#section=Top, December 20, 2018.
[15] Johnson, I.I., Lawton, E., Atkinson, C. and Aldous, E., 2009, Proposed EQS for Water Framework Directive Annex VIII Subs tances: Carbendazim (for Consultation), Available Source: http://www.wfduk.org/sites/default/files/Media/Carbendazim%20-%20UKTAG.pdf: GroupWFD-UKTA, December 20, 2018.
[16] Saien, J. and Khezrianjoo, S., 2008, Degradation of the fungicide carbendazim in aqueous solutions with UV/TiO2 process: Optimization, kinetics and toxicity studies, J. Hazard. Mater. 157: 269-276.
[17] Rajeswari, R. and Kanmani, S., 2010, Comparative study on photocatalytic oxidation and photolytic ozonation for the degradation of pesticide wastewaters, Desalin. Water Treat. 19: 301-306.
[18] Yadini, A.E., Marouane, B., Ahmido, A., Dunlop, P., Byrne, J., Azzouzi, M.E. and El-Hajjaji, S., 2013, Photolysis and photo degradation of fenamiphos insecticide by using slurry and supported TiO2, J. Mater. Environ. Sci. 4: 973-980.
[19] Das, A., Patra, M., Wary, R.R., Gupta, P., and Nair, R.G., 2018, Photocatalytic performance analysis of Degussa P25 under various laboratory conditions, IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 377.
[20] Borji, H.S., Nasseri, S., Mahvi, A., Nabizadeh, R. and Javadi, A., 2014, Investigation of photocatalytic degradation of phenol by Fe (III)-doped TiO2 and TiO2 nanoparticles, J. Environ. Health Sci. Eng. 12: 101.
[21] Burns, J.M., Cooper, W.J., Ferry, J.L., King, D.W., DiMento, B.P., McNeill, K., Miller, C.J., Miller, W.L., Peake, B.M., Rusak, S.A., Rose, A.L. and Waite, T.D., 2012, Methods for reactive oxygen species (ROS) detection in aqueous environments, Aquat. Sci. 74: 683-734.
[22] Goswami, D.Y., Trivedi, D.M. and Block, S.S., 1997, Photocatalytic disinfection of indoor air, J. Sol. Energy Eng. 119: 92-96.
[23] Kaur, T., Sraw, A., Wanchoo, R. and Toor, A., 2018, Solar assisted degradation of carbendazim in water using clay beads immobilized with TiO2 & Fe doped TiO2, Sol. Energy 162: 45-56.
[24] Pang, X., Chen, C., Ji, H., Che, Y., Ma, W., and Zhao, J., 2014, Unraveling the photo catalytic mechanisms on TiO2 surfaces using the oxygen-18 isotopic label technique, Molecules 19: 162-191.
[25] Malato, S., Fernández-Ibáñez, P., Maldonado, M.I., Blanco, J. and Gernjak, W., 2009, Decontamination and disinfection of water by solar photocatalysis: Recent overview and trends, Catal. Today 147: 1-59.
[26] Akbal, F. and Nur Onar, A., 2003, Photocatalytic degradation of phenol, Environ. Monit. Assess. 83: 295-302.
[27] Kaur, T., Toor, A.P. and Wanchoo, R.K., 2015, Parametric study on degradation of fungicide carbendazim in dilute aqueous solutions using nano TiO2, Desalin. Water Treat. 54: 122-131.
[28] Chen, L.C., Huang, C.M. and Tsai, F.R., 2007, Characterization and photocatalytic activity of K+-doped TiO2 photocatalysts, J. Mol. Catal. A Chem. 265: 133-140.
[29] Panadés, R., Ibarz, A. and Esplugas, S., 2000, Photodecomposition of carbendazim in aqueous solutions, Water Res. 34: 2951-2954.
[30] Lam, S.M., Sin, J.C. and Mohamed, A.R., 2010, Parameter effect on photocatalytic degradation of phenol using TiO2-P25/ activated carbon (AC), Korean J. Chem. Eng. 27: 1109-1116.
