Nghiên cứu phân hủy các hợp chất hữu cơ ô nhiễm mới bằng phương pháp oxi hóa tiên tiến UV/NaClO

Bài viết Nghiên cứu phân hủy các hợp chất hữu cơ ô nhiễm mới bằng phương pháp oxi hóa tiên tiến UV/NaClO được thực hiện với hệ UV/NaClO và UV/H2O2 trên nhiều đối tượng hợp chất ô nhiễm khác nhau, để qua đó có thể có cái nhìn bao quát về hiệu quả và khả năng ứng dụng của các hệ này trong xử lý các hợp chất hữu cơ ô nhiễm mới.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu phân hủy các hợp chất hữu cơ ô nhiễm mới bằng phương pháp oxi hóa tiên tiến UV/NaClO NGHIÊN CỨU PHÂN HỦY CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ Ô NHIỄM MỚI BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXI HÓA TIÊN TIẾN UV/NaClO Quản Cẩm Thúy*, Nguyễn Thị Lan Anh, Nguyễn Thị Phương Thùy, Bùi Thị Phương Thảo Khoa Kỹ thuật phân tích, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì * Email: q.thuy84@gmail.com Tóm tắt UV/NaClO - Quá trình oxy hóa tiên tiến (AOPs) được đánh giá hiệu quả hơn so với UV/H2O2. Quá trình so sánh tập trung vào khả năng xử lý các chất ô nhiễm của UV/NaClO. Như quá trình xử lý các chất ô nhiễm mới: Ibuprofen, Acetamiprid, Diclofenac, Fenuron, Desethylatrazine, Sulfamethoxazole, Carbamazepine, Benzotriazole, Iopamidole, Acetaminophen được tìm thấy ở nồng độ nhỏ nhất là 10µM trong nước. Kết quả cho thấy khả năng ứng dụng hệ UV/NaClO để xử lý nước và nước thải rất hiệu quả. Từ khóa: Quá trình oxy hóa tiên tiến, phân hủy, UV, NaClO, gốc tự do RESEARCH DECOMPOSITION OF ORGANIC COMPOUNDS POLLUTION BY USING NEW OXIDATION ADVANCED UV/NaOCl Abstract UV/NaClO - Advanced Oxidation Processes (AOPs) were assessed with varying process layout and compared to the UV/H2O2. The process comparison focused on the economical and energy saving potential of the UV/NaClO. As model compounds the emerging contaminants: Ibuprofen, Acetamiprid, Diclofenac, Fenuron, Desethylatrazine, Sulfamethoxazole, Carbamazepine, Benzotriazole, Iopamidole, Acetaminophen were degraded at initial compound concentrations of 10 µM in water. The results shown the possible effective application of UV/NaClO process in water and wastewater treatments. Keywords: Advanced Oxidation Processes, degradation, UV, NaClO, free radicals 1. MỞ ĐẦU Các quá trình oxi hóa tiên tiến (AOPs) tận dụng lợi thế của các gốc tự do hoạt tính cao mà chủ yếu là các gốc ●OH để thực hiện quá trình phân hủy các hợp chất độc hại hoặc các chất ô nhiễm khó phân hủy sinh học [1-3]. Một loạt các công nghệ AOPs đã được báo cáo là có thể sinh ra các gốc ●OH và được ứng dụng thành công trong xử lý nước. Hầu hết trong số này đều sử dụng quang phân UV kết hợp với các tác nhân oxy hóa mạnh như H2O2, Ozone, S2O82- [1,4]. Chỉ mới gần đây quang phân UV chlorine được đề xuất như là một phương pháp oxi hóa tiên tiến tạo ra gốc ●OH để ứng dụng trong xử lý nước [5,6]. Hiện tại UV/chlorine chỉ mới được nghiên cứu trên nhiều đối tượng đơn lẻ về tiềm năng hình thành các gốc 127 tự do mà chưa có những nghiên cứu ứng dụng hiệu quả sâu rộng trên nhiều loại đối tượng ô nhiễm độc hại. Ngoài ánh sáng UV thì các gốc tự do có thể được sinh ra theo nhiều phản ứng hóa học khác nhau. Các công nghệ mới ngày càng chỉ ra được nhiều phương pháp khác nhau để tạo ra gốc ●OH và các công nghệ này thường phải tiêu thụ năng lượng và chi phí đầu tư đóng vai trò không nhỏ. Vấn đề chi phí xử lý được đặc biệt quan tâm nhất là trong lĩnh vực xử lý nước thải sinh hoạt. Đây là đối tượng có chứa nhiều các hợp chất ô nhiễm mới. Các hợp chất này phần lớn là các dược phẩm, hormone, thuốc trừ sâu, các chất ức chế ăn mòn, các hợp chất không phân hủy sinh học. Những hợp chất này bắt nguồn từ những hoạt động hàng ngày của con người và được tìm thấy rộng rãi trên hầu hết các nguồn nước mặt ở phạm vi toàn thế giới [7,8]. Các công nghệ phổ biến dùng để loại bỏ các hợp chất ô nhiễm mới chủ yếu là ozone, than hoạt tính, công nghệ màng thẩm thấu với chi phi đầu tư và xử lý rất cao. Công nghệ xử lý nước thải không được thiết kế để loại bỏ được các hợp chất ô nhiễm hữu cơ, do vậy sự hiện diện của những hợp chất này ở dòng sau xử lý của các nhà máy nước thải là điều hoàn toàn không bất ngờ. Nồng độ trung bình của các hợp chất này vào khoảng 0.1-5 µg/L [9,10]. Với nồng độ thấp này thì chưa có những cảnh báo cho người tiêu dùng tuy nhiên nếu các hợp chất này có mặt ở nồng độ cao hơn thì có thể gây ra những ảnh hưởng đến hệ nội tiết, do vậy chúng được coi là những hợp chất gây rối loạn nội tiết. Vì nước là một nguồn tài nguyên có giá trị cao nên sự hiện diện của các hợp chất ô nhiễm mới và sự phơi nhiễm lâu dài của người tiêu thụ nước với các hợp chất này đang trở thành một vấn đề lớn mà các nhà sản xuất nước đang muốn thay đổi. Một trong những công nghệ AOPs được ứng dụng nhiều nhất trong các nhà máy xử lý nước uống là UV/H2O2. Công nghệ này tuy đơn giản nhưng lại tiêu tốn nhiều năng lượng do vậy đây được coi là một công nghệ có chi phí xử lý cao. Hiện tại việc nghiên cứu để tối ưu hóa và tìm ra những công nghệ mới thay thế vẫn đang được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm thực hiện. Xuất phát từ mục đích này nghiên cứu của chúng tôi được thực hiện với hệ UV/NaClO và UV/H2O2 trên nhiều đối tượng hợp chất ô nhiễm khác nhau, để qua đó có thể có cái nhìn bao quát về hiệu quả và khả năng ứng dụng của các hệ này trong xử lý các hợp chất hữu cơ ô nhiễm mới. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chất Các hợp chất sử dụng trong nghiên cứu này được phân loại và trình bày trong bảng Bảng 1. Các hợp chất sử dụng trong nghiên cứu Tên chất Phân loại Ibuprofen Thuốc giảm đau, hạ sốt Acetamiprid Hóa chất bảo vệ thực vật 128 Diclofenac Thuốc chống viêm, giảm đau Fenuron Hóa chất bảo vệ thực vật Desethylatrazine Chất diệt cỏ Benzotriazole Chất chống ăn mòn Sulfamethoxazole Thuốc kháng sinh Iopamidole ...