| Abstract | Neonikotinoidni insekticidi predstavljaju najvažniju novu klasu sintetskih insekticida. Zahvaljujući svojim fizikalno-kemijskim svojstvima te visokoj selektivnosti i učinkovitosti smatraju se odgovarajućom alternativom tradicionalnim pesticidima, no karakterizira ih izrazita postojanost i laka prenosivost u svim okolišnim medijima. Iako se općenito smatraju sigurnima za ljude u niskim koncentracijama, provedena istraživanja ukazuju na njihov dugoročni potencijal za genotoksičnost, citotoksičnost, oslabljenu imunološku funkciju i reprodukciju te urođene mane, kao i akutne zdravstvene učinke u smislu respiratornih, kardiovaskularnih i neuroloških simptoma. Kako bi se smanjili rizici za okoliš i ljudsko zdravlje, potrebno je primijeniti različite tehnologije njihova uklanjanja iz vode, pri čemu se obično primjenjuju različiti fizikalno-kemijski i biološki postupci. Obzirom da ih konvencionalne tehnologije za pročišćavanje voda ne mogu učinkovito ukloniti, javila se potreba za razvojem i primjenom naprednijih tehnologija za njihovo uklanjanje, kao što su napredni oksidacijski procesi, među kojima se posebno ističe heterogena fotokataliza. U ovome radu ispitivana je fotokatalitička razgradnja neonikotinoidnog insekticida imidakloprida u anularnom fotoreaktoru s recirkulacijom reakcijske smjese primjenom lampe Arcadia 8W, koja predstavlja simulaciju Sunčevog zračenja. Pri tome je ispitivan utjecaj triju procesnih varijabli – početne koncentracije imidakloprida (5, 10, 15 ppm), količine suspendiranog čistog
TiO2 P25 (2, 4, 6 mg) te pH vrijednosti reakcijske smjese (4, 6,5, 9), a tijek fotorazgradnje praćen je analitičkom metodom tekućinske kromatografije visoke djelotvornosti (HPLC). Dobiveni eksperimentalni podatci testirani su na pretpostavljeni kinetički model (kinetiku reakcije pseudo-prvoga reda izvedenu iz Langmuir-Hinshelwoodovog kinetičkog modela) te je pomoću programskog paketa Design-Expert primjenom ANOVA metode definiran model istraživanoga procesa, pri čemu je predložen kvadratni model. Eksperimentalni rezultati pokazali su da sva tri ispitivana parametra značajno utječu na učinkovitost fotokatalitičke razgradnje imidakloprida, pri čemu je njegova početna koncentracija najznačajniji parametar, nakon čega slijedi količina TiO2, dok pH vrijednost predstavlja najmanje značajan parametar. Najveća učinkovitost procesa postignuta je pri koncentraciji imidakloprida 5 ppm, količini TiO2 4 mg te pH vrijednostima 6,5 i 9. |
| Abstract (english) | Neonicotinoid insecticides are the most important new class of synthetic insecticides. Due to their physicochemical properties, high selectivity and high efficacy, they are considered a suitable alternative to conventional pesticides, but are also very stable and easily transferable in all environmental media. Although they are generally considered safe for humans at low concentrations, research indicates their long-term potential for genotoxicity, cytotoxicity, impairment of immune function and reproduction, as well as birth defects and acute health effects in the form of respiratory, cardiovascular and neurological symptoms. In order to reduce the risks to the environment and human health, various technologies must be used to remove these substances from water, usually using different physico-chemical and biological processes. Since conventional water purification technologies are not sufficient to effectively remove them, more advanced technologies for their removal need to be developed and applied, such as advanced oxidation processes, among which heterogeneous photocatalysis stands out. In this work, the photocatalytic degradation of the neonicotinoid insecticide imidacloprid was investigated in a ring-shaped photoreactor with recirculation of the reaction mixture using an Arcadia 8W lamp simulating solar radiation. The influence of three process variables was investigated – the initial concentration of imidacloprid (5, 10, 15 ppm), the amount of suspended pure TiO2 P25 (2, 4, 6 mg) and the pH of the reaction mixture (4, 6.5, 9). The course of photodegradation was monitored using the analytical method of high-performance liquid chromatography (HPLC). The experimental data obtained were tested with the assumed kinetic model (pseudo-first-order reaction kinetics, derived from the Langmuir-Hinshelwood kinetic model). The model of the investigated process was created using the Design Expert software and the ANOVA method, where a quadratic model was proposed. The experimental results showed that all three parameters tested had a significant effect on the efficiency of photocatalytic degradation of imidacloprid, with the initial concentration being the most significant parameter, followed by the amount of TiO2, while pH was the least significant parameter. The highest efficiency of the process was achieved at an imidacloprid concentration of 5 ppm, a TiO2 amount of 4 mg and pH values of 6.5 and 9. |
