Nghiên cứu ảnh hưởng của một số tác nhân đến khả năng xử lý nước thải nhiễm các hợp chất Nitramin bằng quá trình Fenton và quang Fenton

Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố (nồng độ H2O2, Fe2+ , nhiệt độ) đến khả năng chuyển hóa của một số hợp chất nitramin (NAs) trong hệ oxi hóa NAs/Fenton và NAs/Fenton-UV, động học của phản ứng chuyển hóa đều tuân theo qui luật động học giả bậc nhất. Hệ NAs/Fenton-UV có khả năng sinh ra lượng gốc •OH lớn hơn và ổn định hơn thì có khả năng chuyển hóa tốt hơn so với hệ NAs/Fenton.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ảnh hưởng của một số tác nhân đến khả năng xử lý nước thải nhiễm các hợp chất Nitramin bằng quá trình Fenton và quang Fenton Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 32, Số 1S (2016) 15-23 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số tác nhân đến khả năng xử lý nước thải nhiễm các hợp chất Nitramin bằng quá trình Fenton và quang Fenton Vũ Quang Bách1,*, Đỗ Ngọc Khuê2, Hồ Thanh Nga1, Hoàng Xuân Cơ3 * 1 Viện Công nghệ, Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng, Đức Thắng, Bắc Từ Liêm, Hà Nội 2 Viện Công nghệ mới, Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, 17 Hoàng Sâm, Nghĩa Đô, Cầu Giấy, Hà Nội 3 Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Nhận ngày 28 tháng 5 năm 2016 Chỉnh sửa ngày 12 tháng 7 năm 2016; chấp nhận đăng ngày 06 tháng 9 năm 2016 Tóm tắt: Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố (nồng độ H2O2, Fe2+, nhiệt độ) đến khả năng chuyển hóa của một số hợp chất nitramin (NAs) trong hệ oxi hóa NAs/Fenton và NAs/Fenton-UV, động học của phản ứng chuyển hóa đều tuân theo qui luật động học giả bậc nhất. Hệ NAs/Fenton-UV có khả năng sinh ra lượng gốc •OH lớn hơn và ổn định hơn thì có khả năng chuyển hóa tốt hơn so với hệ NAs/Fenton. Hằng số tốc độ k’ trong hệ NAs/FentonUV sẽ lớn hơn so với hệ NAs/Fenton. Điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý trong hệ NAs/FentonUV là pH=3, tỷ lệ về số mol H2O2/Fe2+=43-60. Từ khóa: Xử lý nước thải, Nitramin, Fenton. 1. Mở đầu * than hoạt tính [3], điện phân [4, 5, 6]. Phương pháp hấp phụ có ưu điểm là có khả năng tách nhanh các chất ô nhiễm khỏi môi trường nước, nhưng lại tạo ra chất thải nguy hại mới là than hoạt tính bị ô nhiễm [2, 3]. Phương pháp oxi hóa điện hóa (EO) và có khả năng phân hủy tốt tetryl [4], nhưng đối với RDX và HMX thì hiệu quả không cao [5]. Trong khi đó các thử nghiệm của chúng tôi cho thấy việc sử dụng các quá trình oxi hóa nâng cao dựa trên cơ sở kết hợp các thành phần chất oxi hóa với quang hóa sẽ cho phép nâng cao đáng kể hiệu quả phân hủy các hợp chất NAs trong môi trường nước. Kết quả nghiên cứu về hiệu quả phân hủy các hợp chất NAs bằng một số quá trình oxi hóa nâng cao (AO) đã được xem xét trong các tài liệu [6-8]. Trong bài báo này chúng tôi sẽ tập Các hợp chất nitrramin (NAs) trong đó có hecxogen (RDX), octogen (HMX) và tetryl (Tet) là những hóa chất có tính nổ mạnh [1]. Đây là những chất ô nhiễm thường gặp trong thành phần nước thải của một số dây chuyền sản xuất vật liệu nổ [2]. Do các hoá chất này vừa có độ bền hóa học, sinh học cao vừa rất độc với môi trường, chính vì vậy cần phải có biện pháp xử lý hiệu quả nguồn nước bị nhiễm hoá chất này. Để xử lý nguồn nước thải bị nhiễm các hợp chất NAs, đã thử nghiệm áp dụng một số giải pháp công nghệ khác nhau như: hấp phụ trên _______ * Tác giả liên hệ. ĐT.: 84-912528272 Email: bachquangvu79@gmail.com 15 V.Q. Bách và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 32, Số 1S (2016) 15-23 16 trung giới thiệu các kết quả nghiên cứu liên quan đến khả năng xử lý nguồn nước nhiễm các hợp chất NAs bằng phương pháp Fenton và quang Fenton [10]. Mục tiêu của nghiên cứu này là nhằm xác định được khả năng loại bỏ các hợp chất NAs trong nước thải bằng việc sử dụng các quá trình Fenton và đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố chính tác động trực tiếp đến quá trình chuyển hóa. 2. Phương pháp nghiên cứu 2.1. Thiết bị và hoá chất ● Thiết bị phản ứng oxi hóa và quang hóa Hệ phản ứng gồm bình thủy tinh (1) có dung tích 1 lít dùng để thực hiện phản ứng, có thể kiểm soát được nhiệt độ và theo dõi pH thay đổi trong quá trình phản ứng. Bình chứa dung dịch phản ứng (1) được để hở để bão hòa oxi không khí. Dung dịch phản ứng được khuấy liên tục trong quá trình thí nghiệm bằng máy khuấy từ 300 vòng/phút (2) và tuần hoàn nhờ máy bơm định lượng tốc độ 750ml/phút (3). Bơm định lượng (3) được kết nối giữa bình chứa dung dịch và buồng phản ứng quang (4) để tuần hoàn dung dịch. Buồng phản ứng quang (4) gồm 1 đèn UV công suất 15 W bước sóng 254 nm nằm giữa cột phản ứng phân cách bằng ống thạch anh bao quanh đèn, chiều dày lớp chất lỏng là 3cm. Dung dịch nghiên cứu được chuẩn bị sẵn từ bình phản ứng (1), được bơm qua bơm định lượng (3) đến buồng phản ứng quan hóa (4) rồi lại tuần hoàn về bình phản ứng. Khi tiến hành hệ Fenton không có quang hóa thì không bật đèn UV, khi tiến hành hệ Fenton-UV thì đèn UV được bật. ● Thiết bị phân tích - Thiết bị sắc ký lỏng hiệu năng cao HP 1100 (Mỹ) sử dụng detector chuỗi (DAD). Điều kiện đo: cột sắc ký Hypersil C18 (200x4mm), tỷ lệ pha động axetonitril/nước = 67/33 (theo thể tích); tốc độ dòng 0,6ml/phút; áp suất 280bar; tín hiệu đo ở bước sóng của NAs 227nm. Hàm lượng NAs được xác định theo phương pháp ngoại chuẩn [5, 6]. - Máy đo pH có độ chính xác ±0,01 của hãng OAKLON, serie 510 (Mỹ); - Cân phân tích độ chính xác ±0,1mg của hãng CHYO (Nhật Bản). ● Hoá chất - Các hợp chất NAs như RDX, HMX và Tet dạng tinh thể có độ sạch phân tích. - Các dung môi dùng cho ...