CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG hợp NANO VÀNG và ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH OXY hóa sâu hợp CHẤT hữu cơ MẠCH VÒNG TRONG PHA KHÍ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC -o0o - ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP NANO VÀNG VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH OXY HĨA SÂU HỢP CHẤT HỮU CƠ MẠCH VỊNG TRONG PHA KHÍ GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang CBHD: TS Nguyễn Trí SVTH: Phạm Bảo Vân Lớp: 09DHHH1 MSSV:2004180099 TP Hồ Chí Minh, Tháng 5/ 2021 TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Độc lập – Tự – Hạnh phúc Bộ Môn: Công nghệ Hữu PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Họ tên sinh viên: PHẠM BẢO VÂN MSSV: 2004180099 Chữ ký:…………………………… Lớp: 09DHHH1 Ngành: Hóa hữu I Tên đề tài: “Các phương pháp tổng hợp nano vàng đánh giá hoạt tính oxy hóa sâu hợp chất hữu mạch vịng pha khí” II Nhiệm vụ (nội dung yêu cầu số liệu ban đầu): Tìm hiểu nano vàng phương pháp tổng hợp Tìm hiểu phương pháp tổng hợp xanh Tìm hiểu hợp chất hữu mạch vịng pha khí Xác định phương pháp xử lý BTEX III Nội dung phần thuyết minh báo cáo: Tổng quan nano vàng phương pháp tổng hợp Đánh giá hoạt tính oxy hóa sâu BTEX xúc tác nano vàng IV Ngày giao: 30/03/2021 V Ngày hoàn thành: 14/06/2021 VI Ngày nộp: 15/06/2021 TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký ghi rõ họ tên) TP.HCM, ngày 25 tháng 06 năm 2021 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH ĐƠN VỊ : KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ HỮU CƠ PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Sinh viên thực đồ án: Phạm Bảo Vân Ký tên: Cán hướng dẫn: Võ Phạm Phương Trang Tên đề tài: Các phương pháp tổng hợp nano vàng đánh giá hoạt tính oxy hóa sâu hợp chất hữu mạch vịng pha khí STT Ngày Nội dung hướng dẫn CBHD ký tên 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 - LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành trình thực đồ án mơn học bên cạnh cố gắng nỗ lực thân, hướng dẫn nhiệt tình q thầy cơ, cịn có lời động viên giúp đỡ gia đình bạn bè Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tri ân sâu sắc đến thầy cô giáo trường Đại Học Công nghiệp Thực phẩm Tp.HCM nói chung thầy giáo Khoa Cơng Nghệ Hóa Học nói riêng tận tình giảng dạy truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian học tập vừa qua Đặc biệt em xin cảm ơn chân thành đến cô Võ Phạm Phương Trang thầy Nguyễn Trí tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, hướng dẫn em suốt q trình làm đồ án mơn học Trong thời gian làm việc với cô em không ngừng tiếp thu thêm kiến thức bảo mà cịn học tập tinh thần làm việc, thái độ làm việc nghiêm túc, hiệu điều cần thiết cho em trình học tập làm việc sau Trong trình thực đồ án em không ngừng học hỏi trau dồi kiến thức Tuy nhiên, kiến thức chun mơn hạn chế, thân thiếu nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung báo cáo không tránh khỏi thiếu sót, kính mong q thầy bỏ qua góp ý, bảo thêm cho em kiến thức q báu em hồn thiện tốt Một lần em xin gửi lời cảm ơn chân thành lời chúc tốt đẹp đến q Thầy cơ, gia đình bạn bè giúp đỡ em suốt trình làm đồ án i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên thực hiện: Phạm Bảo Vân MSSV: 2004180099 Nhận xét: Có ý thức tự tìm tài liệu, nội dung đầy đủ với yêu cầu GVHD Điểm đánh giá: 9,4/10, chữ: chín phẩy bốn TP.HCM, ngày tháng 06 năm 2021 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) ii NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Sinh viên thực hiện: Phạm Bảo Vân MSSV: 2004180099 Nhận xét: Điểm đánh giá: /10, chữ: TP.HCM, ngày tháng 06 năm 2021 GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN (Ký ghi rõ họ tên) iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN .iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG BIỂU .vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .1 1.1 Tổng quan kim loại vàng hạt nano vàng 1.1.1 Giới thiệu kim loại vàng .1 1.1.2 Giới thiệu hạt nano vàng .3 1.1.3 Tính chất hạt nano vàng 1.1.4 Ứng dụng hạt nano vàng .6 1.1.5 Các phương pháp tổng hợp hạt nano vàng .11 1.2 Tổng hợp nano vàng phương pháp hóa học xanh 14 1.2.1 Tổng hợp nano vàng phương pháp hóa học xanh 14 1.2.2 Một số nghiên cứu tổng hợp nano vàng phương pháp hóa học xanh 15 CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH OXY HĨA SÂU HỢP CHẤT HỮU CƠ MẠCH VỊNG TRONG PHA KHÍ BẰNG NANO VÀNG 17 2.1 Giới thiệu nhóm chất hữu mạch vịng pha khí BTEX 17 2.2 Nguồn phát sinh BTEX môi trường 19 2.2.1 Nguồn tự nhiên 19 2.2.2 Nguồn nhân tạo .19 2.3 Tác động BTEX đến môi trường người 20 2.3.1 Tác động BTEX đến môi trường .20 2.3.2 Tác động BTEX đến người 21 iv 2.4 Phương pháp xử lý hợp chất gây ô nhiễm BTEX 25 2.4.1 Phương pháp thu hồi 26 2.4.2 Phương pháp phân hủy 28 2.5 Xử lý BTEX phương pháp oxy hóa xúc tác 30 2.6 Cơ chế phản ứng oxy hóa VOCs tác nhân oxy 30 2.7 Chất mang 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Cấu trúc tinh thể kim loại vàng .3 Hình 2: Giản đồ thể dao động Plasmon hạt nano dạng cầu Hình 3: Quá trình bổ sung hạt nano vàng lên dây nano bạc clorua Hình 4: Sự phân phối thuốc, gen protein khác cách sử dụng nano vàng Hình 5: Những ứng dụng khác nano vàng y học 10 Hình 6: Ứng dụng nano vàng mỹ phẩm 10 Hình 7: Các phương pháp tổng hợp nano kim loại [19] 13 Hình 1: Cơng thức cấu tạo BTEX[20] .17 Hình 2: Phản ứng tạo gốc tự Toluen với chất gây nhiễm khác khơng khí 21 Hình 3: Các phương pháp xử lý VOCs 26 Hình 4: Cấu trúc tinh thể Fluorit CeO2 31 Hình 5: Lỗ trống oxy hình thành mạng tinh thể CeO2 .32 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Tính chất vật lý BTEX[21] 20 vii Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học chuyển hóa thành dẫn xuất phenol, muconic axit, S-phenyl-N-acethyl cysteine (PhAC) Hầu tìm thấy chất chuyển hóa nước tiểu người bị nhiễm sau bị phơi nhiễm vòng 48 Phơi nhiễm benzene khơng khí khoảng thời gian 5-10 phút liều lượng 10.000-20.000 ppm bị tử vong liều lượng 700-3.000 ppm bị đờ đẫn, chóng mặt, tim đập nhanh, nhức đầu, run, bấn loạn bất tỉnh Trong hầu hết trường hợp, triệu chứng sau thời gian dài khơng bị phơi nhiễm hít thở khơng khí lành [26] Benzene tiếp xúc da gây bỏng đỏ đau rát, văng vào mắt gây kích ứng gây hại cho giác mạc Những người hít thở benzen thời gian dài bị gây tác hại cho mơ, hình thành tế bào máu đặc biệt xương tủy Những ảnh hưởng phá vỡ trình sản xuất máu bình thường giảm số thành phần quan trọng máu Lượng hồng cầu giảm gây bệnh thiếu máu, bị chảy máu mức Phơi nhiễm benzene mức gây hại cho hệ thống miễn dịch, làm tăng khả nhiễm trùng giảm khả phòng chống bệnh ung thư Phơi nhiễm benzene thời gian dài gây ung thư phận hình thành máu cịn gọi bệnh bạch cầu Việc phơi nhiễm benzene có liên quan đến phát triển loại bệnh ung thư gọi ung thư tủy cấp Cả hai tổ chức quốc tế nghiên cứu ung thư (IACR) USEPA xác nhận benzene chất gây ung thư người [26] Phơi nhiễm benzene gây hại cho phận sinh sản Một số phụ nữ làm việc mơi trường có nồng độ benzene cao kiểm tra sức khỏe kết cho thấy giảm kích cỡ buồng trứng Ngồi ra, phơi nhiễm benzen cịn ảnh hưởng thai nhi phụ nữ mang thai khả làm cha nam giới Tuy nhiên ngưỡng gây hại chế gây hại chưa biết [26] 2.3.2.2.Toluen Con người bị phơi nhiễm toluen từ nhiều nguồn nước uống, thực phẩm, khơng khí, sản phẩm tiêu dùng có chứa toluen, hít thở khơng khí mơi trường làm việc, hít mùi từ keo dung mơi sử dụng Khí thải thử động xe đóng góp lượng toluen đáng kể vào khơng khí Những người tiếp xúc với xăng dầu, dầu lửa, sơn, sơn mài có rủi ro phơi nhiễm cao Do toluen dung môi thường sử dụng sản phẩm tiêu dùng nên bị phơi GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang TS Nguyễn Trí 22 Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học nhiễm kể nhà trời sử dụng xăng dầu, chất làm bóng móng tay, mỹ phẩm, cao su, xi măng, sơn, chất tẩy rửa sơn, phẩm màu, thuốc nhuộm, mực in, chất làm chế hịa khí, chất pha loãng sơn mài Những người hút thuốc bị nhiễm lượng nhỏ toluen khói thuốc Một người hút gói thuốc lá/ngày bị nhiễm 1000 µg toluen Một người làm việc nơi có sử dụng toluen, nồng độ trung bình khơng khí 50 ppm, người bị nhiễm 1000 mg/ngày với tốc độ hít thở bình thường [21] Toluen xâm nhập vào thể qua đường hô hấp, tiêu hóa, da vào máu - Đường hơ hấp: nhiệt độ khơng khí cao toluen dễ bay hơi, khả thể hấp thụ nhiều nên dễ bị nhiễm độc - Đường miệng: đau đầu, buồn nôn, viêm dày, hôn mê,… tùy theo lượng toluen nuốt vào - Đường da: Toluen hồ tan lớp mỡ bảo vệ da gây tác dụng cục - Đường mắt: gây tổn thương tiếp xúc Tóm lại, toluen tác động mạnh lên hệ thần kinh trung ương, gan, thận, da,… - Nhiễm độc cấp tính: khả gây mê nhiễm độc thần kinh nguy toluen - Tiếp xúc ngắn hạn với nồng độ toluen cao bị nhức đầu, buồn nơn, chóng mặt, mê, khó thở, mạch yếu, suy thoái hệ thần kinh mệt mỏi, giảm ý thức, nhầm lẫn, loạn nhịp tim, tử vong ngừng hô hấp - Tiếp xúc với toluen cịn bị kích ứng mắt đường hơ hấp gây ho, đau ngực, khó thở mê, bị tổn thương giác mạc - Nếu người mẹ bị phơi nhiễm toluen suốt thời gian dài mang thai trẻ em sinh bị ảnh hưởng hệ thần kinh chậm phát triển Những nghiên cứu người động vật cho thấy toluen chất gây ung thư benzen, nồng độ 4000 ppm khơng khí gây tử vong[21] 2.3.2.3.Etylbenzne Con người phơi nhiễm etylbenzene từ đường hơ hấp, tiêu hóa da GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang TS Nguyễn Trí 23 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học - Nhiễm từ khơng khí: người sống thành phố gần nhà máy quốc lộ bị phơi nhiễm đốt cháy nhiên liệu (xăng dầu, khí đốt, than đá) sản xuất cơng nghiệp Khói thuốc nguồn gây phơi nhiễm - Nhiễm qua nguồn nước: nguồn nước số khu dân cư số nơi gần vị trí chứa chất thải nguy hại, bể đựng nhiên liệu ngầm đất trạm xăng dầu có hàm lượng etylbenzene cao Ngồi ra, người cịn bị nhiễm sử dụng vịi nước có chứa etylbenzene để uống nấu ăn Những người làm việc nhà máy sản xuất khí đốt, dầu, keo xịt tóc, thợ sơn, công nhân sơn vecni nhà máy sản xuất hóa chất bị phơi nhiễm etylbenzene liều lượng cao Phơi nhiễm etylbenzene thời gian ngắn liều lượng cao gây tổn thương mắt, gây tổn thương màng nhầy mũi quản, nhức đầu, choáng váng, bất tỉnh Theo tổ chức IACR xác định phơi nhiễm etylbenzene thời gian dài gây bệnh ung thư người - Khi hít vào etylbenzene gây nhức đầu, chống váng, có cảm giác uể oải, ho, co thắt, bất tỉnh có khả giảm hơ hấp Hơi gây tổn thương mắt, hệ thống hô hấp da nồng độ thấp, nồng độ cao gây ngủ tạo trạng thái thờ thẫn, tác động lên hệ thần kinh trung ương Khi vào bụng gây rối loạn tiêu hóa, buồn nơn, ói mửa - Triệu chứng nhiễm độc cấp tính: nồng độ thấp gây tổn thương mắt, hệ thống hô hấp da, nồng độ cao gây hôn mê tác động lên hệ thần kinh trung ương Làm tẩy chất nhờn da, gây tổn thương giác mạc, hít vào làm sưng phổi giảm khả hô hấp dẫn đến chết Phơi nhiễm thường xuyên làm mệt mỏi, chóng mặt, da niêm mạc chảy máu, hư hại thận Trong thể, etylbenzene bị chuyển hố thành hóa chất khác thải qua đường nước tiểu sau hai ngày phơi nhiễm, số thải qua đường hơ hấp phân[22] 2.3.2.4.Xylen Con người phơi nhiễm xylen qua đường hơ hấp, tiêu hóa qua da Chất bay từ số sản phẩm tiêu dùng gây phơi nhiễm xylen, số tịa nhà thơng thống nồng độ xylen khơng khí nhà cao khơng khí ngồi trời Những người làm việc nhà máy sản xuất sơn, làm GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang TS Nguyễn Trí 24 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học phịng thí nghiệm, người chưng cất xylen, gara, sản xuất dụng cụ nội thất bị phơi nhiễm xylen liều lượng cao[23] Xylen xâm nhập vào thể người phần lớn qua đường hô hấp, qua đường ăn uống qua da Khi hít phải xylen, khoảng 50-75% hấp thu vào phổi Khi ăn phải thức ăn có nhiễm xylen, hấp thu vào ruột Khi tiếp xúc với chất có chứa xylen, hấp thu qua da lượng khoảng 12% so với hấp thu vào phổi Sau đó, xylen vào máu khắp thể Một lượng nhỏ xylen tìm thấy thở nước tiểu người bị phơi nhiễm sau Hầu hết xylen thải thể sau 18 kết thúc phơi nhiễm Khoảng 4-10% xylen bị giữ lại mỡ thời gian dài trước thải Phơi nhiễm xylen hàm lượng cao thời gian ngắn gây kích ứng da, mắt, mũi, cổ họng, khó thở, suy giảm chức phổi, làm chậm phản ứng thị giác, giảm trí nhớ, đau dày số thay đổi gan thận Đối với xylen, bị phơi nhiễm liều lượng cao cho dù thời gian ngắn hay dài ảnh hưởng đến hệ thần kinh, thiếu vận động cơ, chóng mặt, rối loạn thay đổi cân thể Một số trường hợp nhiễm xylen hàm lượng cao thời gian ngắn bị tử vong, giảm trọng lượng, thay đổi chậm phát triển xương, phụ nữ mang thai nhiễm xylen liều lượng cao ảnh hưởng lên thai nhi Các thông tin nghiên cứu xúc vật không đủ để chứng minh xylen gây ung thư người Cả hai tổ chức quốc tế IACR USEPA không đủ thông tin để xác nhận xylen chất gây ung thư xem chất không gây ung thư người[23] 2.4 Phương pháp xử lý hợp chất gây ô nhiễm BTEX Có nhiều phương pháp để xử lý hợp chất hữu dễ bay Tuy nhiên trình chia thành hai loại phân hủy thu hồi GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang TS Nguyễn Trí 25 Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học Hình 3: Các phương pháp xử lý VOCs 2.4.1.Phương pháp thu hồi Đối với trình thu hồi để xử lý thường dùng phương pháp sau [27]: + Phương pháp hấp thụ + Phương pháp ngưng tụ kết hợp với sinh hóa + Phương pháp hấp phụ, hấp phụ kết hợp với oxy hóa khử + Phương pháp phân tách qua màng 2.4.1.1 Ngưng tụ Quá trình dựa hạ thấp nhiệt độ xuống giá trị định (tới điểm sơi chất nhiễm) chất thể ngưng tụ lại sau thu hồi xử lý tiêu hủy[28] Ở điều kiện làm lạnh bình thường, xử lý ngưng tụ thường thu hồi dung môi hữu cơ, acid Phương pháp phù hợp với khí thải có nồng độ tương đối cao (>>20 g/cm 3) Trong trường hợp nồng độ nhỏ người ta thường dùng phương pháp hấp thụ hay hấp phụ 2.4.1.2 Hấp phụ Xử lý VOCs phương pháp hấp phụ thường sử dụng dung lượng dịng khí thải chất thải nhỏ, u cầu khắt khe q trình xử lý, khơng phát sinh chất gây ô nhiễm thứ cấp Đối với phương pháp việc lựa chọn chất hấp GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang TS Nguyễn Trí 26 Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học phụ phù hợp tác nhân cần xử lý quan trọng, định đến hiệu xử lý cơng nghệ xử lý Ưu điểm: Có khả làm cao, chất hấp phụ sau sử dụng có khả tái sinh, điều làm hạ giá thành xử lý Nhược điểm: độ chọn lọc không cao, khơng thể sử dụng nguồn thải có tải trọng nhiễm cao Q trình xử lý thường phải thực theo phương pháp gián đoạn 2.4.1.3 Hấp thụ Hấp thụ khí thải q trình chuyển cấu tử khí cần xử lý vào pha lỏng nhờ q trình hịa tan chúng tiếp xúc với Các dung dịch sử dụng phương pháp thường nước dung môi hữu cơ, vô lỗng, gọi dung dịch hấp thụ Chất khí ô nhiễm gọi chất bị hấp thụ[29] Có phương thức hấp thụ: + Hấp thụ vật lý: trong trình hấp thụ khơng xảy tương tác hóa học, hấp thụ vật lý trình thuận nghịch + Hấp thụ hóa học: trong q trình hấp thụ có xảy phản ứng hóa học Ưu điểm: Hiệu suất cao, xử lý khí có nhiệt độ thấp lưu lượng lớn, vận hành đơn giản, dễ bảo quản sửa chữa, dung dịch hấp thụ dễ kiếm, hồn ngun, kết hợp xử lý khí với tách bụi làm lạnh Nhược điểm: Nếu có hồn ngun tốn chi phí hồn ngun dung dịch, khơng hồn ngun phải xử lý nước thải, tốn lượng, chiếm nhiều diện tích 2.4.1.4 Phân tách qua màng Cơng nghệ màng lọc khơng khí thường kết hợp màng lọc HEPA màng lọc than hoạt tính Trên thực tế, than hoạt tính phương pháp an tồn hiệu để xử lý hóa chất khơng khí, chất nhiễm, khói mùi Tấm than hoạt tính cung cấp diện tích bề mặt lớn, gồm nhiều lỗ mao mạch nhỏ, giam giữ chất nhiễm Khí tiếp xúc với bề mặt màng lọc len lỏi qua hạt than nhỏ Chính thời điểm này, tính khử mạnh carbon làm nhiệm vụ ức chế mùi hơi, khiến khơng khí sau qua màng khơng cịn mùi [30] Ưu điểm: Hiệu suất lọc tốt, đơn giản, dễ sử dụng GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang TS Nguyễn Trí 27 Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học Nhược điểm: Thay thường xuyên, đặc biệt màng lọc than hoạt tính Sau thời gian sử dụng, màng lọc khơng thể lọc khí VOCs, mùi, lỗ trống lấp đầy 2.4.2 Phương pháp phân hủy 2.4.2.1 Sinh học Sự phân huỷ sinh học chất thơm bao gồm hai bước: hoạt hóa vịng phá vỡ vịng[31]: + Sự hoạt hóa vịng: Sự hoạt hóa vịng thu nhận oxy phân tử vào vịng, tức hydroxyl hóa nhân thơm Bước thực nhờ oxygenase Về hoạt hóa có tính tiền đề cho phân huỷ chất thơm, liên quan đến oxygenase, nhóm vi sinh vật có tiềm khác nhau: • Nấm eukaryote khác chứa mono oxygenase xúc tác cho thu nạp nguyên tử oxy riêng lẻ vào vòng chất thơm, để tạo thành epoxit bị hydrat hóa sau mà sinh trans dihydrodiols • Cịn vi khuẩn chứa dioxygenase xúc tác thu nạp lúc hai nguyên tử oxy phân tử để tạo thành dihydrodiol Những phản ứng dioxygenase hay xảy benzene, benzene halogen hóa, toluene, pchlorotoluene, xylene, biphenyl, naphtalen, antraxen, phenantren, benzo[a]– pyren 3- metylcolantren Sự phá vỡ vịng: Các dihydrodiol bị oxy hóa tiếp với dẫn xuất dihydroxyl hóa, catechol chẳng hạn, chất trực tiếp chịu phá vỡ vịng Catechol bị oxy hóa qua hai đường sau đây: + Con đường orto: phá vỡ vòng xảy cầu nối nguyên tử carbon hai nhóm hydroxyl sinh muconic acid + Con đường meta: vịng bị phá vỡ cầu nối nguyên tử carbon có nhóm hydroxyl nguyên tử carbon liền kề, tạo thành 2-hydroxymoconic semialdelhyt Cả hai sản phẩm hai kiểu phân huỷ bị vi sinh vật phân huỷ tiếp sau để tạo thành acid lại chúng vi sinh vật khác dùng làm nguồn lượng GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang TS Nguyễn Trí 28 Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học Nhược điểm phương pháp thời gian phân hủy chậm, hiệu xử lý không cao, chịu ảnh hưởng yếu tố môi trường nhiệt độ, độ ẩm, pH, ánh sáng 2.4.2.2 Oxy hóa Trong phương pháp phân hủy phương pháp oxy hóa xúc tác [32] oxy hóa nhiệt (thiêu đốt)[33], oxy hóa nhiệt kết hợp với xúc tác sử dụng nhiều Phương pháp áp dụng phổ biến thường áp dụng số trường hợp sau: thành phần lớn có khí thải chất có mùi khó chịu cháy được, kết hợp với oxy điều kiện thích hợp để thành chất độc hại Xử lý VOCs phương pháp oxy hóa nhiệt oxy hóa xúc tác phương pháp phân hủy để xử lý dung môi hữu dễ bay dùng nhiều Đặc biệt lưu lượng khí thải thay đổi giới hạn cho phép không ảnh hưởng nhiều đến hiệu xử lý áp dụng phương pháp Ngoài ra, phương pháp cịn có hiệu cao việc xử lý chất ô nhiễm mà phương pháp khác xử lý không hiệu Tuy nhiên, q trình xử lý phương pháp oxy hóa nhiệt oxy hóa xúc tác thường địi hỏi chi phí cao cho thiết bị, thường phải bổ sung thêm nhiên liệu xúc tác cho trình thiêu đốt để đảm bảo oxy hóa hồn tồn chất cần xử lý Ngoài ra, phương pháp phát sinh q trình nhiễm thứ cấp khó kiểm sốt q trình đốt cháy khơng hồn toàn Các tác nhân thường sử dụng làm chất xúc tác xử lý VOCs như: kim loại quý, oxit kim loại chuyển tiếp, oxit hỗn hợp peroskit hay spinen,… tác nhân mang chất carbon hoạt tính, zeolite, nhơm oxit, ceri oxit,… Ưu điểm: Có hoạt tính độ chọn lọc cao, giá thành thấp, độ bền học cao, ứng dụng nhiều lĩnh vực, đặc biệt xử lý khí thải động đốt cơng nghiệp Nhược điểm: Chi phí cao cho thiết bị, phát sinh q trình nhiễm thứ cấp khó kiểm soát Trong đề tài này, em sử dụng phương pháp oxy hóa xúc tác để xử lý hợp chất BTEX Vì nano vàng có hoạt tính tốt, có khả phân tán cao chất mang GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang TS Nguyễn Trí 29 Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học oxit kim loại q trình oxy hóa diễn nhiệt độ thấp Đây ưu điểm nano vàng mà dùng để hạn chế nhược điểm q trình oxy hóa xúc tác thơng thường 2.5 Xử lý BTEX phương pháp oxy hóa xúc tác Quá trình làm khơng khí phần quan trọng q trình xử lý mơi trường Xử lý khí thải xúc tác coi phương pháp xử lý hiệu làm triệt để khí độc (CO, VOCs, hợp chất lưu huỳnh, nitơ) có hiệu kinh tế cao Vì vậy, phương pháp oxy hóa xúc tác ứng dụng rộng rãi thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học[34] Phương pháp xúc tác dựa nguyên tắc tương tác hóa học để chuyển hóa chất độc thành chất khơng độc hay độc với có mặt chất xúc tác Oxy hóa xúc tác có đặc điểm: phản ứng tỏa nhiệt cao; q trình truyền nhiệt, truyền khối có vai trị quan trọng, ảnh hưởng lớn đến hiệu suất chuyển hóa; tỷ lệ khơng khí với CO hydrocarbon phải lựa chọn nghiêm ngặt để tránh tượng nổ 2.6 Cơ chế phản ứng oxy hóa VOCs tác nhân oxy Mặc dù q trình oxy hóa hợp chất VOCs nghiên cứu nhiều khó để đưa mối quan hệ chung chế phản ứng chung tính chất chất nhiễm điều kiện phản ứng khác nhau[35] Ở nhiệt độ phù hợp, phản ứng oxy hóa hợp chất VOCs chủ yếu tạo CO H2O theo sơ đồ phản ứng: CXHy + (x+1/4y) O2 → xCO2 + y/2 H2O Về lý thuyết, trình oxy hóa xúc tác VOCs xảy ra, phân tử oxy có ba khả tương tác:  Q trình phân ly hydro từ hợp chất VOCs trạng thái hấp phụ tạo gốc tự VOCs;  Quá trình hình thành dạng oxy hoạt động sau oxy hoạt động cơng phân tử VOCs;  Quá trình hình thành oxy mạng lưới (O2-) yêu cầu electron để hoàn nguyên lại chất xúc tác GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang TS Nguyễn Trí 30 Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học 2.7 Chất mang Chất mang xúc tác thành phần hệ xúc tác, thường có bề mặt riêng lớn dùng làm để phân bố thành phần có hoạt tính xúc tác Việc lựa chọn chất mang quan trọng việc thiết kế chất xúc tác.  Hiện nay, chất mang sử dụng điều chế xúc tác phong phú Các chất mang thông dụng là: alumina, silica, carbon hoạt tính titan oxit Trong hệ xúc tác này, CeO2 khơng đóng vai trị chất mang làm tăng khả phân tán kim loại mà cịn có khả thúc đẩy phản ứng oxy hóa Đặc tính CeO2 khả thay đổi số oxy hóa dễ dàng Ce4+ Ce3+ nhờ phản ứng 2CeO2 ↔ Ce2O3 + 1/2O2, làm cho CeO2 có khả lưu giữ (hoặc giải phóng) oxy cao, đồng thời linh động oxy mạng lưới tinh thể cao có số tính chất acid[36] hình 4: Cấu trúc tinh thể Fluorit CeO2 Điều đặc biệt phân tử giữ nguyên cấu trúc tinh thể fluorit sau lượng đáng kể oxi từ mạng tinh thể từ hình thành số lượng lớn lỗ trống oxi [37] Các CeO2-x dễ dàng bổ sung oxi lại trở lại thành CeO tiếp xúc với mơi trường oxi hóa Chính khả lưu trữ giải phóng oxi độc đáo CeO2 nên thu hút nhà khoa học nghiên cứu để ứng dụng phản ứng oxi hóa dị thể có sử dụng chất xúc tác[38] GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang TS Nguyễn Trí 31 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học hình 5: Lỗ trống oxy hình thành mạng tinh thể CeO2 Phương trình biểu diễn hình thành lỗ trống oxi mạng tinh thể CeO2: Trong vài năm gần đây, CeO2 vật liệu có chứa CeO coi chất xúc tác chất xúc tiến với phản ứng xúc tác dị thể CeO2 đóng vai trị chất tăng cường để cải thiện hoạt tính, độ chọn lọc xúc tác để tăng cường tính ổn định xúc tác[39] Bên cạnh đó,CeO2 có vai trị điều hịa kích thước tinh thể kim loại giữ cho ion kim loại tồn dạng oxi hóa bền hơn[40] Ngồi ra, CeO2 nghiên cứu nhiều phản ứng oxi hóa khí thải từ động Trong điều kiện dư nhiên liệu oxi, CeO nhả oxy để đốt cháy nhiên liệu làm cho nhiên liệu cháy hoàn toàn  tạo thành sản phẩm phụ CO CHx dư, nhờ động đạt hiệu suất tối ưu CeO2 sử dụng rộng rãi chất xúc tác chất mang để thực phản ứng phản ứng dehydro hóa, hydro hóa, sulfo hóa, đồng phân hóa, cracking…trong ngành cơng nghiệp lọc-hóa dầu[41] Thơng qua thơng tin tìm hiểu phân tích trên, việc lựa chọn xúc tác nano vàng chất mang CeO (hình thái nanorods) cho phản ứng oxy hóa sâu hợp chất BTEX hồn tồn có khả có sở để thực GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang TS Nguyễn Trí 32 Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồng Nhâm, Hóa học vơ tập 3: Các nguyên tố chuyển tiếp, NXB Giáo Dục Việt Nam, 2018 [2] Lê Thị Lành, “ Nghiên cứu chế tạo nano vàng số ứng dụng”, Luận văn tiến sĩ hóa học, Đại học Huế, 2015 [3] Vũ Đình Cự, Nguyễn Xn Chánh, “ Cơng nghệ nano điều khiển đến phân tử, nguyên tử”, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 2004 [4 Trần Thu Hà, “Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt hạt nano kim loại”, – 5, 2011 [5] Nguyễn Hoàng Hải, “Các hạt nano kim loại”, Liên hiệp hội khoa học kỹ thuật Việt Nam, – 10, 2007 [6] Fars K Alanazi, Awwad A Radwan, Ibrahim A Alasarra, “Biopharmaceutical applications of nanogold”, Journal of the Saudi Pharmaceutical Society, vol 18, pp 179 – 193, 2010 [7] Ajey Singh N B Singh, “Plant – nanoparticle interaction: An approach to improve agricultural practices and plant productivity” International Journal of Pharmaceutical Science Invention, 2015 [8] Amit Kumar Mittal, “Synthesis of metallic nanoparticles using plan extracts”, Biotechnology Advances, 31, 346 – 356, 2013 [9] Balaprasad Ankamwar, “Biosynthesis of gold Nanoparticles (Green – Gold) using Leaf Extract of Terminalia Catappa”, E-Journal of Chemistry, (4), pp 1334 – 1339, 2010 [10] Madkour L.H, “Ecofriendly green biosynthesized of mettalic nanoparticles: Bio – reduction mechanism, characterization and pharmaceutical applications in biotechnology industry”, Glob Drugs Therap, (1), pp – 11, 2018 [11] Đỗ Thị Hiền Trang, “Nghiên cứu tổng hợp nano vàng từ dung dịch HAuCl4 với dịch chiết nước lô hội ứng dụng làm chất kháng khuẩn”, Luận văn thạc sĩ hóa học, Đại học Đà Nẵng, 2018 [12] K Ya Peredkov, “ Nanobiotechnology in modern medician”, Medico Reseach Chronicles, pp 539 – 543, 2018 GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang TS Nguyễn Trí 33 Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học [13] Sangiliyandi Gurunathan, “Multiple Strategic approaches for green synthesis and application of silver and gold nanoparticles”, Centre for Agriculture and Bioscience International, 2013 [14] Zygmunt Sadowski, “Green synthesis of silver and gold nanoparticles using plant extracts”, Centre for Agriculture and Bioscience International, 2013 [15] Xiaohua Huang, Mostafa A El – Sayed, “ Gold nanoparticles: Optical properties and implementations in caner diagnosis and photothermal therapy, Journal of advanced Resarch, 1(1), pp 13 – 28, 2010 [16] Nguyễn Ngọc Khánh Anh, Nguyễn Thị Diễm Hương, Nguyễn Thị Tuyết Nhung, “ Điều chế hạt nano vàng sử dụng chất khử trà định hướng ứng dụng mỹ phẩm”, tạp chí khoa học trường Đại học Cần Thơ, 2018 [17] Đoàn Hồng Văn Thiện, Hứa Hoàng Thái, Lý Cẩm Nhung, Huỳnh Thu Hạnh, Nguyễn Việt Bách, Nguyễn Quang Long, “Sử dụng nước ép chanh tổng hợp nano vàng”, tạp chí khoa học trường Đại học Cần Thơ, 2014 [18] Reiss Gunter and Hutten Andreas, “Magnetic nanoparticles”, In Sattler, Klaus D Handbook of nano physics: nanoparticles and Quantum Dots, pp – 2, 2010 [19] Fengsheng Su, Chungsying Lu, Kelvin R Jchosston, Sukai Hu, “Environanotechnology”, pp 71 – 97, 2010 [20] Đào Thu Giang, “Nghiên cứu xác định hydrocacbon thơm nhóm BTEX phương pháp động lực học kết hợp với vi chiết pha rắn màng kim rỗng sắc kí khí”, Luận văn thạc sĩ hóa hữu cơ, Đại học Khoa học Tự nhiên, 2011 [21] Peter R Mcclure, A Rose McDonald, “Toxiccological Profile for Toluen”, US Department of heath and Human Services, Public Health Service, Ageanoy for toxic and Disease Registry, 2000 [22] Julie M Klotzbach, Mano Citra, “Toxiccological Profile for Etylbenzene”, US Department of heath and Human Services, Public Health Service, Ageanoy for toxic and Disease Registry, 2007 [23] Mike Fay, John F Risher, Margaret Frasen, “Toxiccological Profile for Xylen”, US Department of heath and Human Services, Public Health Service, Ageanoy for toxic and Disease Registry, 2007 GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang TS Nguyễn Trí 34 Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học [24] Trần Thị Hiền, “Diễn biến nồng độ BTEX khơng khí ven trục giao thơng TPHCM”, Luận văn thạc sĩ, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TPHCM, 2012 [25] Barbara J Finlayson – Pitts, James N Pitts, Jr “Chemistry of the upper and lower atmosphere”, Department of chemistry school of phýical Sciences, University of Califorina, pp 207 – 210, 1999 [26] Obaid Farron, Sari Paikoff, “Toxicological Profile for Benzene”, US Department of health and Human Services, Public Health Services, Agency for toxic subtances and Disease Registry, 2007 [27] Simon Davies, Niels Henrik Hasting and Lance Hays, “Method for removing and recovering volatile organic components”, ed: Google Patents, 1997 [28] Bouchra Belaissaoui, Yann Le Moullec and Eric Favre, “Energy effiency of a hybrid membranel condensation process for VOC recovery from air: Ageneric approach”, Energy, vol 95, pp 291-302,2016 [29] Yu- Shao Chen, Yi- Chun Hsu, Chia- Chang Lin, Clifford Yi-Der Tai and Hwai – Shen Liu, “Volatile organic compounds absorption in a cross – flow rotating packed bed”, Environmental science & technology, vol 42, no 7, pp 2631 – 2636, 2008 [30] Hee Jin Kim, Sung Soon Nah and Byoung Ryul Min, “A new technique for preparation of PDMS pervaporation memberance for VOC removal”, Advances in Environmental Research, vol 6, no 3, pp 255-264, 2002 [31] Muftah H El – Nass, Janice A Acio and Ayat E El Telib, “Aerobic biodegradation Engineering, vol 2, no 2, pp 1104-1122, 2014 [32] Muhammad Shahzad Kamal, Shaikh A Razzale and Muhammad M Hossain, “Catalytic oxidation of volatile organic compounds (VOCs) – A review”, Atmospheric Environment, vol 140, pp 117-134, 2016 [33] B -S Choi and J Yi, “Simulation and optimization on the regenerative thermal oxidation of volatile organic compouds”, Chemical Engineering Journal, vol 76, no 2, pp 103-114, 2000 [34] Ming – Yen Wey, Wen – Yi Yang, Hsing – Chung Huang and Jyh – Cherng Chen, “Catalytic oxidation of organic compounds in incineration flue gas bby a GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang TS Nguyễn Trí 35 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học commercial palladium catalyst”, Journal of the Air & Waste Management Association, vol 52, no 2, pp 198-207, 2002 [35] Stuart H Taylor, Catherine S Heneghan, Gratiam J Hutching and Ian D Hudson, “The activity and mechanism of uranium oxide catalysts for the oxidative destruction of volatile organic compounds”, Catalysis today, vol 59, no 3-4, pp 249259, 2000 [36] Jian Mei, Yu Ke, Zhongjue Yu, Xiaofang Hu, Zan Qu, and Naiqiang Yan, "Morphology-dependent properties of Co3O4/CeO2 catalysts for low temperature dibromomethane (CH2Br2) oxidation," Chemical Engineering Journal, vol 320, pp 124-134, 2017 [37] M E Khan, M M Khan, and M H Cho, "Ce 3+-ion, surface oxygen vacancy, and visible light-induced photocatalytic dye degradation and photocapacitive performance of CeO2-graphene nanostructures," Scientific reports, vol 7, pp 1-17, 2017 [38] Q Tang, J Du, B Xie, Y Yang, W Yu, and C Tao, "Rare earth metal modified three dimensionally ordered macroporous MnOx-CeO2 catalyst for diesel soot combustion," Journal of Rare Earths, vol 36, pp 64-71, 2018 [39] J Kašpar, Paolo Fornasiero, and Montini Graziani, "Use of CeO 2-based oxides in the three-way catalysis," Catalysis Today, vol 50, no 2, pp 285-298, 1999 [40] Lý Thị Hồng Giang, Lưu Cẩm Lộc, Hồ Sĩ Thống, “Nghiên cứu tính chất hóa lý xúc tác oxit kim loại phản ứng oxy hóa sâu p – xylen”, Tạp chí khoa học, 10, pp 41-50, Đại học Cần Thơ, 2008 [41] S Dikmen, P Shuk, and Martha Greenblatt, "Hydrothermal synthesis and properties of Ce1− xBixO2− δ solid solutions," Solid State Ionics, vol 112, no 3-4, pp 299-307, 1998 GVHD: ThS Võ Phạm Phương Trang TS Nguyễn Trí 36 ... tổng hợp nano vàng phương pháp hóa học xanh 15 CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH OXY HĨA SÂU HỢP CHẤT HỮU CƠ MẠCH VỊNG TRONG PHA KHÍ BẰNG NANO VÀNG 17 2.1 Giới thiệu nhóm chất hữu mạch. .. Ứng dụng hạt nano vàng .6 1.1.5 Các phương pháp tổng hợp hạt nano vàng .11 1.2 Tổng hợp nano vàng phương pháp hóa học xanh 14 1.2.1 Tổng hợp nano vàng phương pháp hóa học xanh ... Ngành: Hóa hữu I Tên đề tài: ? ?Các phương pháp tổng hợp nano vàng đánh giá hoạt tính oxy hóa sâu hợp chất hữu mạch vịng pha khí? ?? II Nhiệm vụ (nội dung yêu cầu số liệu ban đầu): Tìm hiểu nano vàng phương