TiO2-超聲協(xié)同降解水中乙酰甲胺磷的研究

雷 磊，王 欣*，殷曉梅

(上海理工大學(xué)食品質(zhì)量與安全研究所，上海 200093)

TiO2-超聲協(xié)同降解水中乙酰甲胺磷的研究

雷 磊，王 欣*，殷曉梅

(上海理工大學(xué)食品質(zhì)量與安全研究所，上海 200093)

采用自制的TiO2為催化劑，探討TiO2-超聲協(xié)同降解水中低質(zhì)量濃度乙酰甲胺磷的作用。考察處理溫度、pH值、超聲聲強、TiO2加入量及TiO2-超聲協(xié)同作用對乙酰甲胺磷降解率的影響。結(jié)果表明：在5～20℃之間、超聲1h以內(nèi)，溫度越高，超聲時間越長，乙酰甲胺磷的降解率越高；pH值為3.0的偏酸環(huán)境有利于乙酰甲胺磷的降解；在一定范圍內(nèi)，TiO2加入量與乙酰甲胺磷降解率呈正相關(guān)；當超聲功率為40W/cm2時，有利于乙酰甲胺磷降解率的提高；且超聲與TiO2對于乙酰甲胺磷的降解有一定的協(xié)同作用，當溫度20℃、pH值3.0、超聲頻率25kHz、聲強40W/cm2、TiO2加入量0.6g/L時，經(jīng)過50min超聲降解，質(zhì)量濃度為2mg/L的乙酰甲胺磷降解率可達78.3%。

TiO2；超聲波；乙酰甲胺磷；降解

當前，《食品安全法》將“從農(nóng)田到餐桌”全程食品安全監(jiān)管納入法律[1]，消費者對各種食品安全問題的關(guān)注也逐步提高，食品中的農(nóng)藥殘留問題一直以來都是食品安全不可忽視的重要隱患[2]。食用“農(nóng)藥果蔬”除了可能導(dǎo)致急性中毒如出現(xiàn)皮膚刺激、呼吸不暢、昏迷等癥狀外，還會導(dǎo)致慢性中毒，嚴重者可誘發(fā)癌癥，導(dǎo)致基因突變，影響下一代的身體健康。加強對食品農(nóng)藥殘留的檢測，防止農(nóng)藥殘留超標的產(chǎn)品進入市場，固然對控制農(nóng)藥殘留超標起到了一定的作用，但由于當前農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)過于分散，大部分農(nóng)產(chǎn)品就地生產(chǎn)、就地供應(yīng)，也有相當數(shù)量的菜是菜農(nóng)進城直銷，這樣就不可避免有農(nóng)藥殘留量超標的農(nóng)產(chǎn)品進入市場[3-4]，因此如何有效降低食品安全風(fēng)險[5]、去除產(chǎn)后農(nóng)產(chǎn)品殘留農(nóng)藥已成為維護消費者健康的一道重要屏障。

乙酰甲胺磷雖是一種低毒殺蟲劑，但其廣泛用于蔬菜、果樹、茶樹、煙草、水稻、小麥、油菜、棉花等作物的害蟲防治[6]，且使用不當亦可引起人畜中毒，并引發(fā)各種癥狀，危害人畜健康。在已有的有機磷農(nóng)藥降解方法中，單純物理吸附法效率太低，化學(xué)降解法易引起二次污染，而生物降解法的安全性亦受到人們的質(zhì)疑[7-9]。因此，關(guān)于農(nóng)藥降解技術(shù)的研究是當前環(huán)境保護及食品安全控制領(lǐng)域的一大熱點問題。研究表明，TiO2具有抗化學(xué)、光腐蝕，性質(zhì)穩(wěn)定，無毒，催化活性高，反應(yīng)速度快，對有機物的降解無選擇性，且能夠使之徹底礦化等許多獨特的性質(zhì)[10]。因此，TiO2用于有機物降解的研究也很多。如Lu等[11]研究了TiO2在紫外光下對水溶液中吖啶橙的降解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在24h時的降解率達到99.7%。張勇等[12]用TiO2薄膜催化劑降解初始濃度為0.0478mmol/L的甲胺磷，18h時甲胺磷的降解率僅有45%左右。習(xí)海玲等[13]在懸浮體系中光催化降解初始濃度為0. 4mmol/L的乙酰甲胺磷，60min降解率約為70%。但單純TiO2催化降解法存在降解時間長、降解率低的問題。此外，由于超聲波具有空化效應(yīng)、機械效應(yīng)、熱效應(yīng)以及化學(xué)效應(yīng)，用超聲波輔助降解水中有機物也是近年來一項新型水處理技術(shù)[14]。從總體來看，超聲波降解法能耗較高、效率低、費用較大，如Dukkancl等[15]在超聲條件下降解初始質(zhì)量濃度為0.21g/mL的乙二酸，在溫度40℃、超聲功率112W時，乙二酸的降解率僅有10%左右。

因此，有必要探索一種高效、安全的農(nóng)藥降解方法，既能降低成本，又能提高農(nóng)藥的降解效率?？紤]到超聲波強大的空化效應(yīng)和機械效應(yīng)在一定程度上可以增加催化劑和水中有機物的碰撞效率，從而可以促進水中有機物的降解，王君等[16]采用納米銳鈦礦催化超聲降解甲基對硫磷，50min降解率可達95%以上，但目前尚未見超聲協(xié)同TiO2降解水中乙酰甲胺磷的研究。因此，本研究就超聲協(xié)同TiO2降解水中乙酰甲胺磷進行初步的探索，以為后期有機磷農(nóng)藥的快速降解研究提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

TiO2自制(采用文獻[17]鈦酸四丁酯水解法)；乙酰甲胺磷原藥(98.3%) 上海農(nóng)藥研究所；所有化學(xué)試劑均為分析純，購于上海高信化玻儀器有限公司；實驗用水均為去離子水。

JY92-Ⅱ超聲細胞粉碎機 寧波生物科技股份有限公司；UV-1700紫外-可見分光光度計 日本島津公司；THD-0510低溫恒溫槽 寧波天恒儀器廠；雷磁PHSJ-4A實驗室pH計 上海精科儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 農(nóng)藥標準液的配制

將乙酰甲胺磷原藥配制成質(zhì)量濃度為0.1g/L的農(nóng)藥標準溶液，置于棕色瓶中暗箱保存，實驗時根據(jù)所需的質(zhì)量濃度進行稀釋。

1.2.2 樣品處理

預(yù)先將低溫恒溫槽設(shè)定為實驗所需溫度，取0.1g/L的農(nóng)藥標準溶液1mL于50mL容量瓶中，充分搖勻后移入恒溫反應(yīng)器中，加入一定量TiO2，調(diào)節(jié)溶液pH值，將超聲波探頭置于反應(yīng)液面下約15mm處，開啟超聲波發(fā)生器進行實驗。超聲處理實驗設(shè)定時間后，過濾，移取40mL濾液于50mL容量瓶中，采用磷鉬藍法[18]測定溶液的吸光度。

1.2.3 磷酸根濃度-吸光度的標準曲線

分別取0(空白)、1、2、3、5、8mL磷標準溶液于6個50mL容量瓶中，用去離子水稀釋至約40mL。依次加入2.0mL鉬酸銨溶液、1.0mL抗壞血酸溶液，用水稀釋至刻度，搖勻，于室溫放置10min。用分光光度計于710nm波長處(用1cm吸收池，以空白調(diào)零)測吸光度。以得到的吸光度為縱坐標，相對應(yīng)的磷酸根濃度為橫坐標繪制標準曲線。

1.2.4 溫度對降解率的影響

取0.1g/L的農(nóng)藥標準溶液1mL于50mL容量瓶中，充分搖勻后移入恒溫反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)pH值為3.0，加入0.03g TiO2，將超聲波探頭置入恒溫反應(yīng)器中，設(shè)定超聲聲強為40W/cm2，超聲時間為30min，溫度分別為5、10、15、20、25、30℃，每個樣品超聲處理30min后，過濾，移取40mL濾液并用磷鉬藍法測定處理后溶液中無機磷的含量，然后計算乙酰甲胺磷的降解率(η)。

式中：ρo為超聲處理反應(yīng)液中有機磷總含量/(mg/L)；ρt為超聲處理反應(yīng)液t分鐘后無機磷的含量/(mg/L)。

1.2.5 pH值對降解率的影響

取0.1g/L的農(nóng)藥標準液1mL于50mL容量瓶中，充分搖勻后移入恒溫反應(yīng)器中，分別調(diào)節(jié)溶液pH值為1、3、5、7、9、11。加入0.03g TiO2，保持冷阱內(nèi)溶液溫度為20℃，在40W/cm2超聲處理30min，用磷鉬藍法測定乙酰甲胺磷的降解率，并以pH值對乙酰甲胺磷降解率作圖。

1.2.6 超聲聲強對降解率的影響

預(yù)先設(shè)定低溫恒溫槽的溫度為20℃，取0.1g/L的農(nóng)藥標準溶液1mL于50mL容量瓶中，充分搖勻后移入恒溫反應(yīng)器中，加入0.03g TiO2，調(diào)節(jié)溶液pH值為3.0，超聲聲強分別為20、30、40、50、60W/cm2，樣品分別超聲處理10、20、30、40、50、60min后，用磷鉬藍法測定乙酰甲胺磷的降解率，以不同功率條件下超聲時間對乙酰甲胺磷降解率作圖。

1.2.7 TiO2加入量對降解率的影響

預(yù)先設(shè)定低溫恒溫槽的溫度為20℃，取0.1g/L的農(nóng)藥標準溶液1mL于50mL容量瓶中，充分搖勻后移入恒溫反應(yīng)器中，TiO2的加入量分別為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0g/L，調(diào)節(jié)溶液 pH為3.0，在40W/cm2超聲處理30min，用磷鉬藍法測定乙酰甲胺磷的降解率，以TiO2加入量對乙酰甲胺磷降解率作圖。

1.2.8 超聲功率和TiO2加入量對降解率的協(xié)同作用

預(yù)先設(shè)定低溫恒溫槽的溫度為20℃，取0.1g/L的農(nóng)藥標準溶液1mL于50mL容量瓶中，充分搖勻后移入恒溫反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)溶液pH值為3.0，超聲功率和TiO2加入量依次變化20W/cm2，1.0g/L；30W/cm2，0.8g/L；40W/cm2，0.6g/L；50W/cm2，0.4g/L；60W/cm2，0.2g/L進行實驗，用磷鉬藍法測定乙酰甲胺磷的降解率，以不同超聲時間對降解率作圖。

1.3 數(shù)據(jù)分析處理

每組實驗均重復(fù)3次，應(yīng)用SPSS18.0軟件進行數(shù)據(jù)處理，采用ANOVA進行Duncan,s多重檢驗分析，并進行多重比較，以P＜0.05作為差異顯著性判斷標準，用Origin8.0軟件進行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 磷酸根濃度-吸光度標準曲線

在磷鉬藍比色法中，磷酸根濃度與吸光度成正比，通過磷酸根濃度-吸光度標準曲線可以得到曲線方程為Y＝0.06607X－2.2179×10－4，R2＝0.9995。線性關(guān)系良好，說明磷酸根濃度-吸光度標準曲線可以滿足后期實驗分析要求。把測得的吸光度代入曲線方程就可以得到降解后的磷酸根離子濃度。

2.2 溫度對乙酰甲胺磷降解率的影響

由于超聲會產(chǎn)生一定的熱效應(yīng)，這在一定程度上會抑制乙酰甲胺磷的降解，因此控制實驗的溫度是十分必要的。溫度對乙酰甲胺磷降解率的影響如圖1所示。

由圖1可知，反應(yīng)溫度對乙酰甲胺磷的降解有重要影響。隨著溫度由5℃升至20℃，乙酰甲胺磷的降解率也隨之顯著升高(P＜0.05)，這是由于溫度升高使得反應(yīng)體系的分子熱運動加快，從而增加了乙酰甲胺磷分子與TiO2之間的接觸機會，促進了乙酰甲胺磷的降解；但是，當溫度繼續(xù)由20℃升至30℃時，此時乙酰甲胺磷的降解率則無顯著差異(P＞0.05)，這是由于當溫度超過一定范圍時，隨著溫度的繼續(xù)升高，會造成農(nóng)藥分子之間的無效碰撞增多，從而使乙酰甲胺磷的降解率略有下降。本實驗條件下，溫度為20℃有利于乙酰甲胺磷的降解，30min時降解率可達48.1%；只加TiO2而不超聲的條件下，30min時乙酰甲胺磷的降解率僅為2.3%；而同樣的溫度條件下，單純超聲30min，乙酰甲胺磷的降解率也僅有17.1%。這也初步證明超聲與TiO2有一定的協(xié)同降解作用。

圖1 溫度對乙酰甲胺磷降解率的影響Fig.1 Effect of temperature on degradation of acephate

2.3 pH值對乙酰甲胺磷降解率的影響

圖2 pH值對乙酰甲胺磷降解率的影響Fig.2 Effect of pH on degradation of acephate

由圖2可知，總體而言，隨降解時間的延長，各pH值條件下的乙酰甲胺磷的降解率均呈升高趨勢，但溶液的pH值不同，乙酰甲胺磷的降解程度亦有差別。這是由于，一方面，乙酰甲胺磷農(nóng)藥含有P＝O和C＝O雙鍵，在酸性溶液或堿性條件下，親核物質(zhì)易使其雙鍵發(fā)生斷裂；另一方面，是由于超聲降解一般發(fā)生在空化核或空化氣泡的氣-液界面處，而溶液pH值的調(diào)節(jié)，有利于乙酰甲胺磷以分子形態(tài)存在，使其更易于揮發(fā)進入氣泡核內(nèi)部，從而促進乙酰甲胺磷的降解。此外，由于TiO2是一種兩性金屬氧化物[19]，其在水溶液中的等電點約為pH6，在低pH值時，H+會與被吸附在催化劑表面上的O2先結(jié)合生成H2O2，再進一步轉(zhuǎn)變?yōu)椤H；在高pH值時，OH－則易于在TiO2表面上失去一個電子形成·OH，·OH具有極強的氧化性，有利于乙酰甲胺磷的降解。降解30min時，乙酰甲胺磷降解率由高至低的pH值順序為：pH3＞pH5＞pH7＞pH9＞pH11＞pH1(P＜0.05)，其中，pH1時的降解效果相對偏低是由于H+濃度過高，不利于水的電離，使OH－的濃度降低，從而導(dǎo)致·OH的濃度降低，影響了乙酰甲胺磷的降解效果。因此，本研究選擇pH3作為降解最適pH值，經(jīng)過50min降解，乙酰甲胺磷的降解率為78.3%。

2.4 超聲功率對乙酰甲胺磷降解率的影響

選擇合適的超聲功率既可以提高乙酰甲胺磷的降解效率，又可以減少不必要的能源浪費。超聲功率對乙酰甲胺磷降解率的影響如圖3所示。

圖3 超聲功率對乙酰甲胺磷降解率的影響Fig.3 Effect of ultrasonic intensity on degradation of acephate

由圖3可知，在實驗范圍內(nèi)，超聲功率對乙酰甲胺磷的降解有顯著影響。隨超聲時間延長，各超聲功率條件下的乙酰甲胺磷的降解率均呈升高趨勢，但超聲功率為40、50W/cm2和60W/cm2的3組實驗的乙酰甲胺磷的降解率顯著高于30W/cm2和20W/cm2(P＜0.05)，而40、50、60W/cm2這3種功率對乙酰甲胺磷的降解效果無顯著性差別(P＞0.05)。這是由于，超聲聲強的增大即增加了單位面積上的超聲波強度，從而使超聲空化效應(yīng)加強，空化泡內(nèi)的溫度、壓力也隨之增強，這種極端的物理化學(xué)環(huán)境更有利于乙酰甲胺磷的降解，從而使降解率也隨之提高；但當超聲波聲強增大到一定量以后，超聲波又起到自由基清除劑的作用，超聲波在加速傳質(zhì)與活化催化劑表面的同時也對催化劑表面的吸附造成一定程度的洗脫，使乙酰甲胺磷在催化劑表面停留時間縮短，導(dǎo)致其降解率不能進一步提高甚至?xí)邢陆档内厔?。因此，從提高降解效果和?jié)能的角度綜合考慮，應(yīng)選擇的超聲波功率為40W/cm2，經(jīng)過50min降解，乙酰甲胺磷的降解率為78.3%。

2.5 TiO2添加量對乙酰甲胺磷降解率的影響

圖4 TiO2添加量對乙酰甲胺磷降解率的影響Fig.4 Effect of titanium dioxide concentration on degradation of acephate

由圖4可知，當超聲功率為40W/cm2、TiO2質(zhì)量濃度低于0.6g/L時，隨著催化劑添加量增加，乙酰甲胺磷的降解率也顯著增加(P＜0.05)，但當TiO2質(zhì)量濃度高于0.6g/L時，乙酰甲胺磷降解率無顯著差異(P＞0.05)。這是由于，隨著催化劑TiO2量的增加，提高了水中·OH的產(chǎn)生速率，促進了水中有機物降解。當TiO2用量足以保證自由基鏈引發(fā)時，則可以顯著提高乙酰甲胺磷的降解率。但過多的催化劑會對超聲波產(chǎn)生一定屏蔽作用，從而造成了乙酰甲胺磷降解率的降低。因此，在其他條件不變的情況下，從能耗和催化劑利用率角度考慮，農(nóng)藥初始質(zhì)量濃度為2.0mg/L時，應(yīng)選擇的TiO2用量為0.6g/L。2.6 超聲功率和TiO2添加量對乙酰甲胺磷降解率的協(xié)同作用

從圖1可以發(fā)現(xiàn)，超聲與TiO2對于乙酰甲胺磷的降解有一定的協(xié)同作用；同時，圖4的結(jié)果亦表明，在一定條件下，增加TiO2用量可以提高乙酰甲胺磷的降解效果。因此，考慮通過增加超聲功率、減少TiO2用量或者降低超聲功率、增加TiO2用量來提高乙酰甲胺磷的降解效果。超聲功率和TiO2添加量對乙酰甲胺磷降解率的協(xié)同作用如圖5所示。

圖5 超聲功率和TiO2添加量對乙酰甲胺磷降解率的協(xié)同作用Fig.5 Synergistic effect of ultrasonic intensity and titanium dioxide concentration on degradation of acephate

由圖5可知，在相同的降解時間內(nèi)，不同超聲功率與TiO2添加量組合對乙酰甲胺磷降解率的影響也不同。降解50min后，降解率由高至低的順序為：c(78.3%)＞b(77.6%)＞d(58.1%)＞a(50.6%)＞e(42.7%)(P＜0.05)；c組的結(jié)果略高于b組，但差異不顯著(P＞0.05)。由此表明，超聲降解和TiO2催化降解在一定程度上可以相互協(xié)同。本研究中，可選擇超聲功率40W/cm2，TiO2質(zhì)量濃度0.6g/L的組合進行乙酰甲胺磷的降解。

目前，對于TiO2和超聲協(xié)同降解有機物的機理還未完全弄清，只能如下推測：超聲波強大的機械效應(yīng)使乙酰甲胺磷的一部分化學(xué)鍵斷裂，得到部分中間產(chǎn)物；超聲波強大的空化效應(yīng)可以產(chǎn)生空化泡，進而產(chǎn)生少量·OH，從而使乙酰甲胺磷或其中間產(chǎn)物降解；超聲波在水溶液中產(chǎn)生波長范圍相當寬的光，紫外以及波長更短的部分可以使TiO2產(chǎn)生大量的·OH，使乙酰甲胺磷大部分或全部降解[16,20]。

3 結(jié) 論

本實驗條件下，溫度為20℃有利于乙酰甲胺磷的降解，30min時降解率可達48.1%，只加TiO2不超聲條件下，乙酰甲胺磷的降解率僅為2.3%，而單純超聲條件下，30min時降解率也僅有17.1%，初步證明超聲與TiO2有一定的協(xié)同降解作用；pH值偏酸性條件有利于乙酰甲胺磷的降解，pH3時，經(jīng)過50min降解，乙酰甲胺磷的降解率78.3%；超聲功率對乙酰甲胺磷的降解有顯著影響，當超聲功率為40W/cm2時，有利于乙酰甲胺磷降解率的提高，再繼續(xù)提高功率對乙酰甲胺磷的降解意義不大；在底物質(zhì)量濃度一定的條件下，TiO2加入量對乙酰甲胺磷的降解有顯著影響，當TiO2質(zhì)量濃度為0.6g/L時有利于乙酰甲胺磷的降解；超聲和添加TiO2對于乙酰甲胺磷的降解有一定的協(xié)同作用，超聲功率為40W/cm2、TiO2加入量為0.6g/L時，經(jīng)過50min降解，乙酰甲胺磷的降解率可達78.3%。

[1]武文涵, 孫學(xué)安. 把握食品安全全程控制起點: 從農(nóng)藥殘留視角看我國食品安全[J]. 食品科學(xué), 2010, 31(19): 405-408.

[2]柳琪, 滕葳. 農(nóng)藥使用技術(shù)與殘留危害風(fēng)險評估[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009.

[3]FERNANDO P C. Agriculture, pesticides, food security and food safety [J]. Environmental Science Policy, 2006, 9(7B): 595-702.

[4]陳聲明, 陸國權(quán). 有機農(nóng)業(yè)與食品安全[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2006.

[5]陳夏, 李江華. 食品安全風(fēng)險分析在農(nóng)藥殘留標準制定中的應(yīng)用探討[J]. 食品科學(xué), 2010, 31(19): 430-434.

[6]張智杰. 高毒有機磷農(nóng)藥替代品乙酰甲胺磷的應(yīng)用前景[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007(6): 66-68.

[7]TEJMYEE S B, PRAVIN R P. Biodegradation of organochlorine pesticide, endosulfan, by a fungal soil isolate,Aspergillus niger[J]. International Biodeterioration Biodegradation, 2007, 59(4): 315-321.

[8]楊明偉, 葉非. 微生物降解農(nóng)藥的研究進展[J]. 植物保護, 2010, 36 (3): 26-29.

[9]BACZYNSKI T P, PLEISSNER D, GROTENHUIS T. Anaerobic biodegradation of organochlorine pesticides in contaminated soil: significance of temperature and availability[J]. Chemosphere, 2010, 78(1): 22-28.

[10]張金龍, 陳鋒, 何斌. 光催化[M]. 上海: 華東理工大學(xué)出版社, 2004.

[11]LU Chungshin, MAI Fuder, WU Renjang, et al. Titanium dioxidemediated photocatalytic degeadation of acridine orange in aqueous suspensions under UV irriadiation[J]. Dyes and Pigments, 2008, 76(3): 706-713.

[12]張勇, 鄧昭平, 蘇茜, 等. TiO2光催化降解有機磷農(nóng)藥的機理和應(yīng)用研究[J]. 成都理工大學(xué)學(xué)報, 2005, 32(4): 386-390.

[13]習(xí)海玲, 韓世同, 左言軍, 等. TiO2光催化降解乙酰甲胺磷[J]. 環(huán)境化學(xué), 2008, 27(5): 559-564.

[14]張光明, 常愛敏, 張盼月. 超聲波水處理技術(shù)[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2006.

[15]DUKKANCL M, GUNDUZ G. Ultrasonic degradation of oxalic acid in aqueous solutions[J]. Ultrasonic Sonochemistry, 2006, 13(6): 517-522.

[16]王君, 潘志軍, 張朝紅, 等. 納米銳鈦型TiO2催化超聲降解甲基對硫磷農(nóng)藥的研究[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2005, 25(6): 761-765.

[17]高濂, 鄭珊, 張青紅. 納米氧化鈦光催化材料及其應(yīng)用[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2002.

[18]GB6913—2008 鍋爐用水和冷卻水分析方法磷酸鹽的測定[S].

[19]清山哲郎. 金屬氧化物及其催化作用[M]. 黃敏明, 譯. 合肥: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社, 1991.

[20]錢祖文. 關(guān)于聲致發(fā)光機理的研究[J]. 聲學(xué)技術(shù), 2000, 19(3): 106-107.

Synergistic Degradation of Acephate Aqueous Solution by Ultrasonic and Titanium Dioxide

LEI Lei，WANG Xin*，YIN Xiao-mei
(Institute of Food Safety and Quality, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

Titanium dioxide was prepared and used to explore its synergistic effect with ultrasonic on degradation of acephate aqueous solution at low concentration. The degradation rate of acephate was investigated with respect to temperature, pH, ultrasonic intensity, titanium dioxide amount and various combinations of ultrasonic intensity and titanium dioxide amount. The degradation rate of acephate increased as the ultrasonic treatment time increased up to 1 h and the temperature increased from 5 ℃to 20 ℃. An acidic environment of pH 3 was favorable to the degradation of acephate. Within a certain range, titanium dioxide amount was positively related to the degradation rate of acephate. An ultrasonic intensity of 40 W/cm2was conducive to increasing the degradation rate of acephate. Moreover, ultrasonic and titanium dioxide could synergistically degrade acephate. A degradation rate of 78.3% was observed for 2 mg/L acephate aqueous solution at 20 ℃ and pH 3.0 with the addition of titanium dioxide at 0.6 g/L after 50 min ultrasonic treatment at a frequency of 25 kHz and an intensity of 40 W/cm2.

titanium dioxide；ultrasonic；acephate；degradation

X592

A

1002-6630(2012)01-0039-05

2011-01-14

國家自然科學(xué)基金項目(50776060)；上海市啟明星項目(07QA14042)；上海市自然科學(xué)基金項目(10ZR1420700)；教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃項目(NCET-07-0559)；上海市教委重點學(xué)科項目(S30503)；上海市東方學(xué)者資助項目；上海市研究生創(chuàng)新基金項目(JWCXSL1022)

雷磊(1985—)，男，碩士，研究方向為食品質(zhì)量與安全。E-mail：leilei19850225@126.com

*通信作者：王欣(1975—)，女，副教授，博士，研究方向為食品質(zhì)量與安全。E-mail：wx0426951@126.com