Nghiên cứu khả năng ứng dụng vật liệu nano TiO2 trong xử lý nước nhiễm dầu diesel

Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát khả năng ứng dụng chất xúc tác quang nano TiO2 để phân hủy dầu diesel phân tán trong nước. Nghiên cứu được tiến hành trên cơ sở xác định sự suy giảm nồng độ của dầu trong nước với sự có mặt của vật liệu nano TiO2 sau một thời gian chiếu xạ bởi tia cực tím.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khả năng ứng dụng vật liệu nano TiO2 trong xử lý nước nhiễm dầu diesel KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO TIO2 TRONG XỬ LÝ NƯỚC NHIỄM DẦU DIESEL Lư Thị Yến (1) Phạm Thị Huế Nguyễn Thành Đông2 TÓM TẮT Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát khả năng ứng dụng chất xúc tác quang nano TiO2 để phân hủy dầu diesel phân tán trong nước. Nghiên cứu được tiến hành trên cơ sở xác định sự suy giảm nồng độ của dầu trong nước với sự có mặt của vật liệu nano TiO2 sau một thời gian chiếu xạ bởi tia cực tím. Kết quả nghiên cứu cho thấy, dầu diesel phân tán trong nước bị phân hủy dưới điều kiện chiếu xạ khi có mặt TiO2. Các yếu tố như độ pH, nồng độ của TiO2, nồng độ của dầu và thời gian chiếu xạ đều có ảnh hưởng rõ rệt đến mức độ phân hủy của dầu diesel phân tán trong nước. Từ khóa: Xử lý nước, vật liệu nano, TiO2, dầu diesel, xúc tác quang. 1. Đặt vấn đề toàn có thể ứng dụng trong môi trường tự nhiên vì cơ Dầu diesel là sản phẩm của quá trình chưng cất dầu chế của phản ứng quang hóa này có thể xảy ra dưới tác mỏ ở nhiệt độ 250 - 350 oC với thành phần chính là dụng của nguồn chiếu xạ tia tử ngoại (UV) tự nhiên từ các hợp chất hydrocacbon có số nguyên tử cacbon từ ánh sáng mặt trời. 16 - 22 và một lượng nhỏ các hợp chất iso-paraphin và olephin [1]. Khi bị lẫn trong nước, dầu diesel thường Cơ chế phân hủy các hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm tích tụ thành từng đám nổi trên mặt nước hoặc phân môi trường của hệ xúc tác quang TiO2 diễn ra như sau: tán đều do các quá trình khuếch tán, hòa tan và nhũ Khi vật liệu nano TiO2 được kích thích bởi ánh sáng tương hóa, gây độc hại nghiêm trọng cho hệ sinh thái có bước sóng thích hợp sẽ sinh ra các electron quang dưới nước, làm suy giảm giá trị sử dụng và gây ảnh sinh ( eCB− ) và lỗ trống quang sinh ( hVB+ ). Các eCB− và hVB+ hưởng lâu dài tới môi trường nước. sẽ tương tác với các hợp chất hấp phụ trên bề mặt hạt TiO2 và hình thành một hoặc nhiều gốc hoạt tính như Để xử lý dầu nổi trên mặt nước có thể áp dụng các •OH, •O2- và các sản phẩm trung gian như H2O2, O2... biện pháp đơn giản như bơm hút hoặc dùng các chất (hình 1). Các gốc và sản phẩm trung gian này sẽ trở có khả năng thấm hút dầu để thu gom. Với dạng dầu thành các tác nhân để oxy hóa các thành phần hữu cơ phân tán trong nước, do không thể xử lý một cách cơ (R) theo phản ứng: học như dầu nổi nên việc xử lý chúng khó khăn hơn và phải dựa trên cơ sở của các biện pháp phân hủy bằng R +•OH→R• + H2O hóa học, sinh học... R•+ •OH → H2O + CO2 + axit vô vơ Trong những năm gần đây, việc sử dụng các hợp Như vậy, thông qua hệ xúc tác quang TiO2, các chất chất có hoạt tính xúc tác quang như TiO2, ZnO, CdS và hữu cơ gây ô nhiễm môi trường đã bị phân hủy thành Fe2O3... để chuyển hóa các hợp chất hữu cơ khó phân H2O, CO2 và các chất vô cơ ít độc hại hơn [2,3]. hủy trong môi trường thành các chất ít độc hại hoặc Trên thế giới, đã có một số công trình nghiên cứu không độc hại đang thu hút được sự quan tâm của chế tạo vật liệu nano TiO2 để xử lý nước nhiễm dầu nhiều nhà khoa học. Trong số đó, vật liệu nano TiO2 [4-6] nhưng hiệu quả xử lý còn khá hạn chế hoặc thời được trú trọng hơn cả do TiO2 có hoạt tính xúc tác gian xử lý khá lâu. Hsu và nhóm nghiên cứu [4] đã quang cao, không độc hại, trơ về mặt hóa học và hoàn sử dụng vật liệu nano TiO2 dạng ống làm chất xúc tác Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải 1 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 2 Chuyên đề I, tháng 4 năm 2017 29  trong để đảm bảo độ tối khi pha mẫu và tránh tia tử ngoại bức xạ ra bên ngoài. Nguồn phát tia tử ngoại là ...