Khả năng ứng dụng phương pháp điện hóa cao áp để xử lý ô nhiễm môi trường

Công nghệ điện hóa DC cao áp có khả năng tạo vật liệu nano và các phản ứng plasma điện cực nên có thể thực hiện các quá trình phản ứng xử lý một số tác nhân gây ô nhiễm môi trường.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khả năng ứng dụng phương pháp điện hóa cao áp để xử lý ô nhiễm môi trườngHóa học & Kỹ thuật môi trường KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA CAO ÁP ĐỂ XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Nguyễn Đức Hùng*, Vũ Năng Nam, Trần Thị Ngọc Dung Tóm tắt: Công nghệ điện hóa DC cao áp có khả năng tạo vật liệu nano và các phản ứng plasma điện cực nên có thể thực hiện các quá trình phản ứng xử lý một số tác nhân gây ô nhiễm môi trường. Điện cực sắt tại điều kiện điện áp DC 13 kV trong nước cất 2 lần và khoảng cách các điện cực 300 mm, sẽ tạo được nano sắt nồng độ 43,8 mg/L, kích thước nano đạt từ 20  100 nm trong 30 phút. Nano sắt tạo ra cũng là một tác nhân có thể xử lý ô nhiễm môi trường nhờ cơ chế fenton và keo tụ điện hóa. Mặt khác sự xuất hiện plasma điện cực sẽ tạo được nhiều nhóm gốc cũng có khả năng phản ứng với các chất ô nhiễm môi trường. Quá trình xử lý metylen xanh nồng độ 300 mg/L bằng dòng DC tại 2,5 kV với khoảng cách 2 điện cực sắt 200 mm và tỷ lệ SA/SK= 1 sẽ tạo sắt nano và plasma điện cực với hiệu suất xử lý metylen xanh đạt được đến 99,99 % chỉ sau 10 phút.Từ khóa: Điện hóa DC cao áp; Sắt nano; Plasma điện cực; Metylen xanh; Xử lý ô nhiễm bằng điện hóa cao áp. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ (HAY MỞ ĐẦU) Công nghệ điện hóa được ứng dụng để xử lý môi trường do các khả năng phản ứng rấtphong phú được mô tả tại hình 1 như: oxy hóa hoặc khử trực tiếp trên các điện cực; oxyhóa điện hóa gián tiếp trên bề mặt điện cực qua các hợp chất clo hoặc hydroxyl trunggian; oxy hóa điện hóa gián tiếp trong lòng dung dịch bằng các chất oxi hóa được tạo ra từđiện cực [1]. Công nghệ điện hóa sử dụng dòng DC cao áp còn có thêm khả năng tạo vậtliệu nano kim loại [2, 3] cũng như tạo plasma trên các điện cực [4, 5] tùy thuộc vào bảnchất của các kim loại điện cực cũng như chế độ thực hiện công nghệ. Với điện cực sắt khảnăng tạo thành nano sắt hóa trị không cũng đã được chế tạo từ nước cất 2 lần [6]. Khảnăng xử lý các chất ô nhiễm bằng sắt hóa trị không cũng đã được chứng minh tại [7]. Hình 1. Những khả năng xử lý các chất ô nhiễm bằng kỹ thuật điện hóa. Với những kết quả thu được từ các tài liệu [2-6] có thể dự đoán đến khả năng xử lý cácchất ô nhiễm môi trường bằng phương pháp điện hóa cao áp. Kết quả bước đầu về khảnăng ứng dụng dòng DC cao áp để xử lý metylen xanh (MB) sẽ được trình bày trong bàibáo này.126 N. Đ. Hùng, V. N. Nam, T. T. N. Dung, “Khả năng ứng dụng … ô nhiễm môi trường.”Nghiên cứu khoa học công nghệ 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Hệ thống thiết bị để thực hiện quá trình điện hóa DC cao áp gồm: bộ nguồn DC cao ápvà bình phản ứng thủy tinh 2 lớp hình trụ thẳng được trình bày tại hình 2. Catot là điện cựcFe hình trụ,  2,5 mm được đúc epoxy trong nút thủy tinh nhám tiêu chuẩn 29 để giới hạnbề mặt phản ứng chỉ là diện tích tiết diện của điện cực (SK=19,64 mm2). Catot được lắpvào phía dưới đáy bình phản ứng thủy tinh để làm kín và giữ dung dịch phản ứng. Anotcũng là điện cực Fe hình trụ  2,5 mm và được đúc epoxy với đường kính  10 mm đểgiới hạn diện tích phản ứng và được gá vào nút xốp để có thể thay đổi được khoảng cáchgiữa 2 điện cực HA-K khi không cần xác định khí thoát ra từ các phản ứng điện cực. Diệntích anot tiếp xúc với nước cất 2 lần được khống chế bằng chiều dài không bọc bỡi epoxylà: 0, 10, 20, 30, 40 và 50 mm được ký hiệu tương ứng là D0, D1, D2, D3, D4, D5. Vậy tỷsố diện tích (SA=SĐ+SXQ)/SK tương ứng là: 1; 17; 33; 49; 65 và 81 lần để dễ xuất hiệnplasma điện cực. Nước cất 2 lần là dung môi phản ứng khi không có và có MB:(C16H18ClN3S) của hãng Guangzhou Jinhuada Chemical Reagent, Trung Quốc sản xuấtđược pha với nồng độ 300 mg/L tạo nên độ dẫn 156 S. Hình 2. Mô hình hệ thống thiết bị thực hiện phản ứng điện hóa DC cao áp: a) Nguồn DC cao áp và hộp điều khiển, b) Bình phản ứng thủy tinh, 1. Anôt Fe, 2. Catốt Fe, 3. Bình phản ứng thủy tinh chứa nước cất 2 lần, 4. Vỏ thủy tinh chứa nước làm mát, 5. Van thoát khí, 6. Van tháo sản phẩm, 7. Nước làm mát tuần hoàn, 8. bơm tuân hoàn nước làm mát, 9. Nguồn DC cao áp, 10. Hộp điều khiển. Kích thước và hình dạng của nano sắt (FeNPs) được xác định nhờ ảnh TEM chụp bằngmáy Jeol Jem của Nhật tại Viện Vệ sinh dịch tể Hà Nội. Nồng độ của FeNPs được tínhtheo định luật Faraday [2, 3]. Độ dẫn của nước cất 2 lần và dung dịch MB được đo bằngthiết bị Hanna HI 8733 của Singapore còn nồng độ MB được phân tích bằng phương phápso màu quang điện tại bước sóng 664 nm trên máy Hitachi UH5300 Spectrophotometer tạiViện Công nghệ Môi trường, VAST với đường chuẩn được xây dựng trong khoảng từ 1mg/L đến 10 mg/L đạt R2 = 99,65.Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 60, 4 - 2019 127 Hóa học & Kỹ thuật môi trường 3. ...