Phân hủy TNT, DNP và 2,4-D bằng oxi không khí hoạt hóa trong dung dịch bởi sắt hóa trị không (ZVI) và ethylendiamintetra axetic (EDTA)

Bài báo này giới thiệu về phương pháp khoáng hóa TNT, DNP và axit (2,4-D) sử dụng oxi không khí hoạt hóa bởi sắt hóa trị không (Zero-Valent Iron, ZVI)-EDTA. Các số liệu thực nghiệm đã chỉ ra rằng sự hoạt hóa oxi không khí bởi ZVI-EDTA đã được nhận biết dựa trên sự giảm nồng độ các chất hữu cơ kết hợp với sự giảm chỉ số COD theo thời gian phản ứng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân hủy TNT, DNP và 2,4-D bằng oxi không khí hoạt hóa trong dung dịch bởi sắt hóa trị không (ZVI) và ethylendiamintetra axetic (EDTA) JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Natural Sci., 2014, Vol. 59, No. 4, pp. 26-35 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn PHÂN HỦY TNT, DNP VÀ 2,4-D BẰNG OXI KHÔNG KHÍ HOẠT HÓA TRONG DUNG DỊCH BỞI SẮT HÓA TRỊ KHÔNG (ZVI) VÀ ETHYLENDIAMINTETRA AXETIC (EDTA) Trần Đức Lượng1 , Trần Văn Chung2 và Hồ Viết Quý1 1 Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Trung tâm Khoa học và Công nghệ Quân sự, Viện Hóa học Vật liệu Tóm tắt. Trong nước thải, các chất như 2,4,6-trinitrotoluen (TNT), 2,4-dinitrofenol (DNP) và axit 2,4-diclophenoxyaxetic (D) là các chất độc hại khó xử lí. Bài báo này giới thiệu về phương pháp khoáng hóa TNT, DNP và axit (2,4-D) sử dụng oxi không khí hoạt hóa bởi sắt hóa trị không (Zero-Valent Iron, ZVI)-EDTA. Các số liệu thực nghiệm đã chỉ ra rằng sự hoạt hóa oxi không khí bởi ZVI-EDTA đã được nhận biết dựa trên sự giảm nồng độ các chất hữu cơ kết hợp với sự giảm chỉ số COD theo thời gian phản ứng. Các ảnh hưởng chính như lượng ZVI sử dụng, pH đến hiệu suất khoáng hóa các chất hữu cơ đã được nghiên cứu. Từ khóa: 2,4,6-trinitrotoluen, 2,4-dinitrofenol, axit 2,4-diclophenoxyaxetic, hoạt hóa, oxi không khí, EDTA, sắt hóa trị không.1. Mở đầu 2,4,6-trinitrotoluen (TNT), 2,4-dinitrophenol (DNP) và axit2,4-diclorophenoxyaxetic (2,4-D) là các hợp chất thuộc nhóm hữu cơ bền, khó tựphân hủy. Sự có mặt của chúng trong nước thải, nếu không được xử lí sẽ là nguồn gâyô nhiễm lâu dài cho môi trường. Vì đây là các hợp chất hữu cơ có tính độc hại cao, tùytheo hàm lượng đi vào cơ thể chúng có thể gây dị ứng da, dị ứng mắt, nhức đầu, nôn mửavà còn có thể gây ung thư gan, dạ dày [5]. Hàm lượng cho phép các chất này trong nướcuống là 10 µg/L [5]. Vấn đề xử lí các chất hữu cơ độc hại nói chung và các chất hữu cơnhóm nitro, polyclorophenoxy nói riêng đã được nghiên cứu đề cập đến trong nhiều tàiliệu trong và ngoài nước. Đây là các công nghệ xử lí dựa trên tác nhân oxi hóa nâng cao[1, 4, 7]. Tác nhân oxi hóa nâng cao có thể tạo ra bằng nhiều con đường [4, 8].Trong bàiNgày nhận bài: 25/3/2014. Ngày nhận đăng: 26/4/2014.Tác giả liên lạc: Trần Văn Chung, địa chỉ e-mail: tranchunghhvl@gmail.com.26 Phân hủy TNT, DNP và 2,4-D bằng oxi không khí hoạt hóa trong dung dịch bởi sắt...báo này chúng tôi tập trung nghiên cứu hoạt hóa oxi không khí tạo ra chất oxi hóa mạnhnhư H2 O2 và OH• , khi có mặt sắt kim loại (ZVI), EDTA và chất cho thêm. Hoạt hóa oxikhông khí là chuyển phân tử oxi từ trạng thái triplet sang singlet với trạng thái hoạt độngcó electron tự do đã được mô tả trong tài liệu [3] (Hình 1). Hình 1. Sơ đồ hoạt hóa oxi Hoạt hóa oxi không khí có thể thực hiện bằng ZVI, được trình bày ở Hình 2. Hình 2. Sơ đồ hoạt hóa oxi không khí bằng ZVI trong dung dịch [6] Trong trường hợp có mặt EDTA quá trình hoạt hóa oxi không khí trở nên dễ dànghơn, do EDTA tạo phức với Fe(II) và Fe(III) trong dung dịch. Sơ đồ hoạt hóa oxi có thểđược trình bày ở Hình 3. Hình 3. Sơ đồ hoạt hóa oxi không khí bằng Fe(0) và EDTA [3, 4 ] 27 Trần Đức Lượng, Trần Văn Chung và Hồ Viết Quý Như vậy trong hệ dung dịch, Fe(0) sẽ đóng vai trò là tác nhân hoạt hóa oxi và cungcấp Fe(II) để tạo ra gốc tự do OH• . Gốc tự do này sẽ tham gia vào quá trình phân hủy haykhoáng hóa chất chất hữu cơ theo cơ chế loại bỏ hiđro là chủ yếu [7]: Hay: Quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ như TNT, DNP và 2,4-D trong hệ có oxihoạt hóa sẽ được theo dõi bằng phương pháp phân tích Von-Ampe và phân tích chỉ sốCOD. Sự giảm nồng độ chất hữu cơ và chỉ số COD theo thời gian phản ứng sẽ là thước đodán tiếp khả năng hoạt hóa oxi trong hệ nghiên cứu.2. Nội dung nghiên cứu2.1. Thực nghiệm * Hóa chất: Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu này gồm: Fe(0) có độ tinh khiết 96,6% nhập khẩu từ Trung Quốc có các thông số: kích thước0,045 m2 /g, thành phần hóa học: cacbon < 1%; Oxi < 1,5%: Nitơ < 1%. TNT, DNP và 2,4-D là các hoá chất có độ tính khiết 97,5%. EDTA có độ tinh khiết PA, nhập từ Cộng hòa liên bang Đức. Một số hoá chất khác có độ sạch PA sử dụng như axit H2 SO4 , NH4 Cl, 0,1M, đệmnatri axetat - axit axetic 0,1 M, pH = 4,5 * Thiết bị, dụng cụ: Thiết bị chính được sử dụng là máy cực phổ phân tích đa năngcủa model 757 hẵng Metrohom (Thụy Sỹ) và một thiết bị phụ trợ như máy đo pH, dụngcụ xác định chỉ số COD.2.2. Phương pháp nghiên cứu2.2.1. Phương pháp Von-Am ...