Xúc tác quang phân hủy Orange 52 sử dụng TiO2 và một số yếu tố ảnh hưởng

Phẩm nhuộm Orange 52 được chọn làm chất điển hình trong phản ứng quang phân hủy do đây là hóa chất được sử dụng nhiều trong công nghệ dệt nhuộm và độc hại khi thải ra môi trường dưới dạng chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy sinh học. Quá trình phân hủy phẩm màu Orange 52 dưới tia khả kiến trên cơ sở xúc tác quang sử dụng TiO2 P25 Degussa được khảo sát. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xúc tác quang phân hủy Orange 52 sử dụng TiO2 và một số yếu tố ảnh hưởngJournal of Science – 2015, Vol. 8 (4), 41 – 45Part D: Natural Sciences, Technology and EnvironmentXÚC TÁC QUANG PHÂN HỦY ORANGE 52 SỬ DỤNG TiO2 VÀ MỘT SỐ YẾU TỐẢNH HƯỞNGPhạm Phát Tân1, Nguyễn Thành Luân2TS. Trường Đại học An GiangCN. Trường Đại học An Giang12Thông tin chung:Ngày nhận bài: 28/01/15Ngày nhận kết quả bình duyệt:19/03/15Ngày chấp nhận đăng: 12/15Title:Photocatalic degradation ofOrange 52 using tio2 and someinfluenced factorsTừ khóa:Quá trình xác tác quang, sựphân hủy, Orange 52, tia khảkiến.Keywords:Photocatalyst, degradation,Orange 52, visible lightABSTRACTThe photocatalytic degradation of Orange 52 solution under UV-Visible lightusing TiO2 P25 Degussa were investigated. The factors such as the initialconcentrations of the Orange 52, the pH of the reaction solution and the amountof anion S2O82- significantly influenced the conversion of Orange 52 after 3 hoursof irradiation. The results show that the initial concentration of Orange 52 from0,03 mM to 0,05 mM achieves the highest conversion (76,9 – 99,8%). Thephotocatalytic degradation of Orange 52 0,05 mM was carried out in acidicsolution (pH = 4) lead to the optimal efficiency (89,1%). In the other hand, thedegradation of Orange 52 obtained optimally when the present of anion S2O82- is0,02 – 0,5%.TÓM TẮTQuá trình phân hủy phẩm màu Orange 52 dưới tia khả kiến trên cơ sở xúc tácquang sử dụng TiO2 P25 Degussa được khảo sát. Các yếu tố như nồng độ đầucủa Orange 52, pH môi trường, anion S2O82- có ảnh hưởng đến quá trình sựchuyển hóa của Orange 52 sau 3 giờ chiếu sáng. Kết quả cho thấy, nồng độ đầucủa Orange 52 từ 0,03 mM đến 0,05 mM cho hiệu suất chuyển hóa cao nhất (76,9– 99,8%). Phản ứng quang phân hủy Orange 52 0,05M đạt tối ưu pH = 4 (89,1%).Mặt khác, sự hiện diện anion S2O82- trong khoảng 0,02 – 0,5% cho kết quả phânhủy Orange 52 đạt tối ưu.hữu cơ độc hại thì phương pháp oxi hóa nâng cao(AOPs-Advanced Oxidation Processes) với côngnghệ tích hợp (integration technology) là sự lựachọn hợp lý (Arabatzis, 2003; Fernández, 2004;Herrera, 2001). Trong số phương pháp tiên tiến,phương pháp xúc tác quang được chọn nghiên cứudo nó nhiều ưu điểm vượt trội: 1- là quá trình phânhủy chất ô nhiễm nhờ chiếu sáng trên cơ sở chấtxúc tác kinh điển TiO2 tạo ra gốc hydroxyl OH,tác nhân oxi hóa rất mạnh có khả năng oxi hóa cácchất ô nhiễm hữu cơ khó bị phân hủy như thuốc1. MỞ ĐẦUCông nghiệp phát triển đã góp phần nâng cao chấtlượng cuộc sống cho con người nhưng nó cũng gâyra những vấn đề đáng lo ngại về sức khỏe và môitrường (Konstantinou, 2004). Nhiều nghiên cứu vàứng dụng đã nỗ lực giảm thiểu tác hại của nước thảicông nghiệp và sinh hoạt. Trong đó, việc xử lýnước thải bằng phương pháp cổ điển được xem làsự lựa chọn kinh tế. Trong khi phương pháp sinhhọc hoặc các phương pháp cổ điển khác khó có khảnăng phân hủy nước thải công nghiệp chứa các chất41Journal of Science – 2015, Vol. 8 (4), 41 – 45Part D: Natural Sciences, Technology and Environmentbằng phương pháp đo màu ở bước sóng 466,5 nmtrên máy UV-Vis và tính toán hiệu suất phân hủybởi biểu thức:nhuộm azo, hóa chất bảo vệ thực vật, chất hoạtđộng bề mặt,…; 2- sử dụng nguồn năng lượng mặttrời – năng lượng tái tạo và vô tận; 3- TiO2 khá trơhóa học, ít độc, thân thiện với môi trường; 4- thựchiện trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thường(Comparelli, 2005; Trần Mạnh Trí, 2006). Phẩmnhuộm Orange 52 được chọn làm chất điển hìnhtrong phản ứng quang phân hủy do đây là hóa chấtđược sử dụng nhiều trong công nghệ dệt nhuộm vàđộc hại khi thải ra môi trường dưới dạng chất ônhiễm hữu cơ khó phân hủy sinh học.C0  C t100%C03. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬNẢnh hưởng của nồng độ đầu Orange 52Thực hiện phản ứng phân hủy với nồng độ đầu củaOrange 52 lần lượt là 0,03 mM; 0,05 mM; 0,075mM và 0,1 mM. Kết quả được thể hiện trong Hình1 và 2 cho thấy khi tăng nồng độ Orange 52 từ 0,03mM đến 0,1 mM sau 180 phút phản ứng hiệu suấtgiảm từ 99,8% xuống còn 32,8%. Khi phân tửOrange 52 di chuyển đến bề mặt chất xúc tác,chúng được hấp thụ và phản ứng tại bề mặt chấtxúc tác TiO2. Với cùng một lượng chất xúc tác thìchỉ có một lượng phân tử chất phản ứng nhất địnhhấp phụ lên bề mặt chất xúc tác. Số lượng phân tửOrange 52 chưa đến được bề mặt TiO2 sẽ chưatham gia phản ứng phân hủy. Vì vậy, khi nồng độtăng thì số phân tử Orange 52 chưa tương tác đượcvới bề mặt chất xúc tác càng nhiều nên hiệu suấtphân hủy ở nồng độ cao thấp hơn so với ở nồng độthấp. Kết quả trong Hình 1 cho thấy hiệu suất phânhủy Orange 52 tốt nhất ứng với nồng độ đầu từ 0,03mM  0,05 mM.2. THỰC NGHIỆMQuá trình xúc tác quang phân hủy Orange 52 trongdung dịch được thực hiện trong hệ phản ứng từngmẻ (batch reactor). Đây là hệ phản ứng gián đoạncó cấu trúc hình trụ bằng thủy tinh pyrex cao 160mm, đường kính trong 42 mm dung tích 150 ml.Chất xúc tác quang Ti ...