Nghiên cứu so sánh đặc điểm quá trình phân hủy tetryl trong một số hệ oxi hóa nâng cao có sử dụng bức xa UV

Trong bài báo, chúng tôi giới thiệu kết quả nghiên cứu đặc điểm quá trình chuyển hoá tetryl trong một số hệ oxy hoá nâng cao không và có sử dụng bức xạ UV như UV, H2O2, UV+H2O2, Fenton, UV+Fenton. Kết quả khảo sát cho thấy tốc độ và hiệu suất phân huỷ tetryl trong các hệ oxi hoá nâng cao có sử dụng bức xạ UV luôn lớn hơn đáng kể so với hệ oxi hoá nâng cao thông thường. Do đó có thể sử dụng chúng cho mục tiêu xử lý nước thải nhiễm tetryl.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu so sánh đặc điểm quá trình phân hủy tetryl trong một số hệ oxi hóa nâng cao có sử dụng bức xa UV Nghiªn cøu khoa häc c«ng nghÖ Nghiªn cøu so s¸nh ®Æc ®iÓm qu¸ tr×nh ph©n hñy tetryl trong mét sè hÖ oxi hãa n©ng cao cã sö dông bøc x¹ uv VŨ QUANG BÁCH*, ĐỖ NGỌC KHUÊ**, ĐỖ BÌNH MINH**, NGÔ HOÀNG GIANG***, ĐÀO DUY HƯNG** Tóm tắt : Trong bài báo, chúng tôi giới thiệu kết quả nghiên cứu đặc điểm quá trình chuyển hoá tetryl trong một số hệ oxy hoá nâng cao không và có sử dụng bức xạ UV như UV, H2O2, UV+H2O2, Fenton, UV+Fenton. Kết quả khảo sát cho thấy tốc độ và hiệu suất phân huỷ tetryl trong các hệ oxi hoá nâng cao có sử dụng bức xạ UV luôn lớn hơn đáng kể so với hệ oxi hoá nâng cao thông thường. Do đó có thể sử dụng chúng cho mục tiêu xử lý nước thải nhiễm tetryl. Từ khóa: Động học phản ứng, Tetryl, Hợp chất nitramin, Fenton, Quang Fenton. 1. Më §ÇU Quá trình oxi hóa nâng cao trong đó có quá trình oxi hoá trên cơ sở gốc *OH đặc biệt là quá trình có chiếu bức xạ UV là một trong các phương pháp đã và đang được áp dụng có hiệu quả trong lĩnh vực công nghệ hóa học và công nghệ môi trường để khử độc cho môi trường nước bị nhiễm các chất ô nhiễm hữu cơ độc hại khó phân hủy trong đó có các hợp chất nitramin như cyclotrimetylen trinitramin (RDX), octahydro-1,3,5,7-tetranitro- 1,3,5,7-tetrazocin (HMX), 2,4,6-trinitrophenyl -N-metylnitramin (tetryl). Mục đích của bài báo này là nghiên cứu khả năng sử dụng một số tác nhân oxi hoá nâng cao như UV, H2O2, UV-H2O2, Fenton và UV-Fenton để phân huỷ tetryl trong nước thải. 2. PHẦN THỰC NGHIỆM 2.1. Thiết bị dùng cho nghiên cứu + Thiết bị sắc ký lỏng hiệu năng cao HP 1100 (Mỹ) sử dụng detector chuỗi (DAD). + Thiết bị đo COD: HACH, serie DR/890, test kit COD nồng độ trong khoảng 2 - 150 mg/l. + Thiết bị thực hiện phản ứng quang Fenton tự chế tạo [5]. 2.2. Hoá chất dùng cho nghiên cứu Tetryl dùng cho nghiên cứu có độ tinh khiết ≥ 98,5% và được nhập khẩu từ Trung Quốc. Các dung môi có độ sạch dùng cho phân tích HPLC (axetonitryl, etanol, metanol, hexan) (Merck). H2O2 có độ sạch phân tích, nồng độ 30% ( Merck). FeSO4.7H2O, loại có độ sạch phân tích (Merck). 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Phương pháp chuẩn bị dung dịch nghiên cứu Dung dịch tetryl với nồng độ ban đầu khác nhau được chuẩn bị bằng cách tính toán, cân hóa chất và hoà tan trong nước cất 2 lần với thể tích tương ứng. Dung dịch Fenton được chuẩn bị với thành phần Fe2+ và H2O2 với các tỷ lệ khác nhau theo từng mẫu thí nghiệm. 2.3.2. Phương pháp thực hiện phản ứng Fenton và quang Fenton Phản ứng Fenton và UV -Fenton được thực hiện trong hệ thiết bị có cấu tạo tương tự thiết bị thực hiện phản ứng quang hóa đã được nêu trong tài liệu [5] (hình 2.1). T¹p chÝ Nghiªn cøu KH&CN qu©n sù Sè 35, 02-2015 121  Hoá học và kỹ thuật môi trường Hình 2.1. Mô hình hệ thống thiết bị để thực hiện phản ứng Fenton, quang-Fenton (UV-Fenton) Tất cả các phản ứng Fenton và quang Fenton được tiến hành trong hệ thống phản ứng tuần hoàn, được trình bày trong hình 1. 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 15W bước sóng 254 nm nằm giữa cột phản ứng phân cách bằng ống thạch anh bao quanh đèn. Trong trường hợp cần tiến hành phản ứng Fenton thông thường thì trước khi thực hiện phản ứng cần tắt đèn UV, sau đó mới cho các dung dịch nghiên cứu vào bình (1) để thực hiện phản ứng. Trình tự cho các dung dịch như sau: 1) cho dung dịch chứa tetryl; 2) cho tiếp FeSO4 và bật máy khuấy từ (2); 3) cho tiếp dung dịch H2O2 sau đó bật máy bơm định lượng (3) để tuần hoàn hỗn hợp dung dịch. Sau từng khoảng thời gian nhất định 5,10,15,... phút sẽ lấy mẫu từ bình phản ứng (1) đưa đi phân tích xác định hàm lượng tetryl bằng phương pháp HPLC. Trong trường hợp cần tiến hành phản ứng quang-Fenton thì trình tự cho dung dịch vẫn như trên tuy nhiên quá trình này thực hiện trong điều kiện đèn UV (4) đã được bật. 2.3.3. Phương pháp phân tích, xác định nồng độ tetryl Để phân tích, xác định hàm lượng tetryl trong dung dịch thử nghiệm, chúng tôi đã sử dụng thiết bị sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) Agilent 1100 (Mỹ) với detectơ chuỗi (DAD). Quy trình phân tích tiến hành tương tự như đã dẫn trong tài l ...