Nghiên cứu đặc điểm động học quá trình phân hủy điện hóa một số hợp chất Nitramin

Trong bài báo giới thiệu kết quả khảo sát đặc điểm động học phản ứng oxi hoá điện hoá một số hợp chất nitramin (NAs) độc hại như cyclotrimetylen trinitramin (RDX), octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocin (HMX), 2,4,6- trinitrophenyl-N-metylnitramin (tetryl). Kết quả khảo sát cho thấy sự suy giảm nồng độ NAs, COD (Chemical Oxygen Demand) theo thời gian phản ứng tuân theo quy luật phản ứng giả bậc nhất trong đó hằng số tốc độ phản ứng giả bậc nhất tính theo nồng độ (k’CNAs, k’c ) luôn nhỏ hơn tổng hằng số tốc độ biểu kiến phản ứng oxi hóa điện hóa giả bậc nhất tính theo COD (K’COD).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu đặc điểm động học quá trình phân hủy điện hóa một số hợp chất NitraminHãa häc & Kü thuËt m«i trêng NGHIªN CøU §Æc ®iÓM ®éng Häc QU¸ TR×NHPH©N HUû ®iÖn Hãa MéT Sè HîP CHÊT NITRAMIN VŨ QUANG BÁCH*, ĐỖ NGỌC KHUÊ**, ĐỖ BÌNH MINH**, NGÔ HOÀNG GIANG***, LÊ THANH BẰNG* Tóm tắt: Trong bài báo giới thiệu kết quả khảo sát đặc điểm động học phản ứng oxi hoá điện hoá một số hợp chất nitramin (NAs) độc hại như cyclotrimetylen trinitramin (RDX), octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocin (HMX), 2,4,6- trinitrophenyl-N-metylnitramin (tetryl). Kết quả khảo sát cho thấy sự suy giảm nồng độ NAs, COD (Chemical Oxygen Demand) theo thời gian phản ứng tuân theo quy luật phản ứng giả bậc nhất trong đó hằng số tốc độ phản ứng giả bậc nhất tính theo nồng độ (k’CNAs, k’c ) luôn nhỏ hơn tổng hằng số tốc độ biểu kiến phản ứng oxi hóa điện hóa giả bậc nhất tính theo COD (K’COD). Kết quả thử nghiệm cho thấy phép tính tổng hằng số tốc độ biểu kiến phản ứng oxi hóa giả bậc nhất dựa trên cơ sở đo thông số COD có thể áp dụng để xác định đặc trưng động học phản ứng oxi hóa điện hóa phân hủy của tetryl thay cho phương pháp đo trực tiếp nồng độ của chúng (CTet).Từ khóa: Động học phản ứng, Oxi hoá điện hoá, Hợp chất Nitramin. 1. MỞ ĐẦU Oxi hóa điện hóa là một trong các phương pháp đã và đang được áp dụng có hiệu quảtrong lĩnh vực công nghệ hóa học và công nghệ môi trường. Để khử độc cho môi trườngnước bị nhiễm các chất hữu cơ độc hại khó phân hủy, trong đó có các hợp chất nitramin,người ta [1] thường sử dụng 2 hai quá trình oxi hóa điện hóa khác nhau: oxi hóa trực tiếptrên anot trơ và oxi hóa gián tiếp trong dung dịch. Trong cả hai quá trình này đều có sự thamgia của gốc hydroxyl (*OH) được hình thành từ sự oxi hóa nước trên anot, hoặc do phản ứnggiữa các hợp chất sinh ra trong quá trình điện hoá. Chính vì vậy động học phản ứng oxi hóađiện hóa (EO) phân hủy các chất hữu cơ, về nguyên tắc, cũng sẽ tuân theo quy luật phản ứnggiả bậc nhất tương tự như phản ứng oxy hóa phân hủy các hợp chất hữu cơ bằng tác nhân*OH sinh ra từ phản ứng Fenton [1]. Trong trường hợp phản ứng Fenton hằng số tốc độphản ứng oxi hóa giả bậc nhất (k’C ) đã được tính theo 2 phương pháp sau: 1. Theo kết quả đo sự biến đổi nồng độ chất hữu cơ (COC ) trong quá trình phản ứng Cơ sở của phương pháp này là phương trình động học giả bậc nhất [2,10], có dạng: ln    k .t COC COC ( 0 ) C (1) Ở đây: COC và COC(o) là nồng độ các hợp chất hữu cơ (OC) tại thời điểm t và t=0 trongquá trình phản ứng với tác nhân *OH. k’c là hằng số tốc độ phản ứng giả bậc nhất (preudo-first-order rate constant), t- thời gian phản ứng. Dựa trên kết quả đo sự biến đổi chỉ số COCvà COC(o) và xây dựng đồ thị phụ thuộc -ln{COC/COC(o)} - t sẽ tính được hằng số tốc độphản ứng giả bậc nhất (k’c). Phương pháp này có ưu điểm là vừa nhanh vừa đơn giản vìchỉ cần sử dụng thiết bị phân tích thông dụng như HPLC hoặc GC. Phương pháp này đãđược các tác giả nước ngoài áp dụng để nghiên cứu động học phản ứng oxi hóa Fenton đốivới một số hợp chất amin thơm [3], nitramin [4]. 2. Theo kết quả đo sự biến đổi nồng độ cácbon hữu cơ hòa tan DOC (CDOC ) trong quátrình phản ứng Nguyên lý của phương pháp này là dựa trên kết quả đo sự biến đổi hàm lượng cácbon hữucơ hòa tan (dissolved organic carbon, DOC) theo thời gian phản ứng để tính hằng số tốc độphản ứng. Khi đó thay cho phương trình (1) ta có phương trình (2):134 V.Q.B¸ch, §.N.Khuª, §.B.Minh, N.H.Giang, L.T. B»ng, Nghiªn cøu… Nitramin.Nghiªn cøu khoa häc c«ng nghÖ  C  ln DOC    K .t DOC (2)  C DOC   (0)  Ở đây, CDOC và CDOC(0) là hàm lượng DOC tại thời điểm t và t=0; K’DOC là tổng hằngsố tốc độ biểu kiến phản ứng giả bậc nhất (overall preudo-first-order rate constant). Hằngsố này có thể tính toán được bằng phương pháp tuyến tính bình phương nhỏ nhất (linearleast-square fit-LLSF) dựa vào số liệu thu được từ phương trình (2) [2]. Phương pháp nàyđã được áp dụng thành công để nghiên cứu động học phản ứng oxi hóa một số hợp chấtnitrophenol [2]. Tuy nhiên nó lại bị hạn chế vì phải sử dụng thiết bị chuyên dụng đắt tiềncòn ít phổ biến ở nước ta để xác định độ khoáng hóa (hàm lượng cácbon hữu cơ hòa tan,DOC) và quy trình đo cũng tương đối phức tạp [2]. Chính vì các lý do trên nên việc tìmkiếm phương pháp mới, đơn giản hơn, phổ biến hơn để nghiên cứu động học quá trình oxihóa phân hủy các hợp chất nitrami ...