Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhiễm thuốc nổ nhóm nitrophenol bằng một số tác nhân hóa học, xúc tác kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh

Nghiên cứu khả xử lý nƣớc thải nhiễm thuốc nổ nhóm nitrophenol số tác nhân hóa học, xúc tác kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh Phạm Thanh Dũng Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS ngành: Khoa học môi trƣờng; Mã số: 60 85 02 Ngƣời hƣớng dẫn: GS.TSKH Đỗ Ngọc Khuê Năm bảo vệ: 2012 Abstract Nghiên cứu đặc điểm phân hủy hợp chất nitrophenol tác nhân Fenton (H2O2 + Fe(II) điện phân Nghiên cứu ảnh hƣởng số yếu tố công nghệ đến khả phân hủy hợp chất Nitrophenol tác nhân Fenton (H2O2 + Fe(II) điện phân Khảo sát khả xử lý TNP TNR thực vật thủy sinh: thủy trúc Đề xuất quy trính xử lý nƣớc thải chứa 2,4,6trinitrophenol (TNP) 2,4,6-trinitrorezocxin (TNR) giải pháp sử dụng tác nhân Fenton điện phân kết hợp với thực vật thủy sinh (cây thủy trúc) Keywords Khoa học môi trƣờng; Xử lý nƣớc thải; Thực vật thủy sinh Content MỞ ĐẦU Trong quân đội, nƣớc thải sở sản xuất thuốc phóng, thuốc nổ, sửa chữa đạn dƣợc thƣờng chứa số hóa chất độc hại thuốc nổ thuộc nhóm nitrotoluen nhƣ nitrotoluen (NT), 2,4,6-trinitrotoluen (TNT),…, nhóm nitrophenol nhƣ 2,4,6-trinitrophenol (axit picric, TNP), 2,4,6-trinitrorezocxin (axit stypnic, TNR), nhóm nitramin nhƣ hexogen (RDX), octogen (HMX), estenitrat nhƣ nitroglyxerin (NG) số chất khác Đây hóa chất vừa nguy hiểm vừa có độc tình cao với mơi trƣờng Chình ví nghiên cứu cơng nghệ xử lý nƣớc thải cơng nghiệp nhiễm hóa chất kể nội dung quan trọng hoạt động Bảo vệ mơi trƣờng qn đội Đã có số đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ số luận án tiến sĩ, luận văn thạc sỹ đề cập đến vấn đề xử lý môi trƣờng bị nhiễm hóa chất độc hại kể trên, đặc biệt hóa chất thuộc nhóm nitrotoluen, nhóm nitramin,… giải pháp công nghệ khác nhƣ phƣơng pháp hấp phụ than hoạt tình hấp phụ than hoạt tình kết hợp sử dụng thực vật bậc cao, phƣơng pháp điện phân điện phân kết hợp với thực vật bậc cao, phƣơng pháp ozon hóa, sử dụng kim loại hóa trị (0), sử dụng xạ UV tác nhân xúc tác oxi hóa (H2O2, TiO2), phƣơng pháp sử dụng tác nhân sinh học (vi sinh vật thực vật bậc cao) Từ kết cơng bố rút số nhận xét sau: Trong số đối tƣợng nƣớc thải nhiễm thuốc nổ nghiên cứu thí nƣớc thải cơng nghiệp nhiễm thuốc nổ nhóm nitrophenol dụ nhƣ axit picric (2,4,6 trinitrophenol – TNP), axit stypnic (2,4,6 trinitrorezocxin – TNR) số hóa chất nitrophenol khác đƣợc sử dụng công nghệ chế tạo thuốc nổ cịn ìt đƣợc nghiên cứu chúng loại chất thải có độc tình cao với môi trƣờng Các kết thử nghiệm cho thấy việc kết hợp nhiều phƣơng pháp công nghệ khác (thì dụ điện phân hay hấp phụ kết hợp với sử dụng thực vật bậc cao) cho hiệu xử lý cao so với sử dụng giải pháp độc lập Trong thời gian qua, số tác giả nƣớc nƣớc thử nghiệm thành công số giải pháp công nghệ nhƣ sử dụng tác nhân oxi hóa bậc cao (trên sở phức Fe(III) với ligan tetraamido mạch vòng lớn (Tetraamidomacrocylic ligan, TAML) H2O2 (Hệ Fe-TAML- H2O2) Fe(0)- EDTA- oxi khơng khì) hay hệ Fenton,… để xử lý chuyển hóa nhanh hóa chất độc hại khó phân hủy Tuy nhiên việc nghiên cứu áp dụng giải pháp công nghệ sử dụng tác nhân Fenton điện phân hay kết hợp với thực vật để xử lý nƣớc thải nhiễm thuốc nổ nitrophenol cịn ìt đƣợc quan tâm đến Đây chình để chúng tơi đề xuất đề tài luận văn Thạc sỹ với tên gọi: “Nghiên cứu khả xử lý nước thải nhiễm thuốc nổ nhóm nitrophenol số tác nhân hóa học, xúc tác kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh” Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHIỄM CÁC HỢP CHẤT NITROPHENOL 1.1.1 Nguồn ô nhiễm hợp chất nitrophenol nƣớc Hàng năm, sở sản xuất thuốc phóng, thuốc nổ quốc phòng phát sinh lƣợng nƣớc thải với trữ lƣợng lớn Loại nƣớc thải thƣờng chứa thành phần có tình độc hại cao với mơi trƣờng khó bị phân hủy, đặc biệt hợp chất nitro thơm Các hợp chất nitro vịng thơm chất nhiễm ngƣời tạo vừa độc hại vừa khó xử lý, chúng thƣờng có mặt nƣớc thải nhuộm, thuốc trừ sâu, đạn dƣợc số ngành công nghệ hóa học khác Các hợp chất nitrophenol thành phần quan trọng hợp chất nhóm Một số hợp chất nitrophenol cịn đƣợc sử dụng công nghệ chế tạo vật liệu nổ Do hợp chất nitrophenol có độ bền độc tình cao cơng nghệ khử độc cho nguồn nƣớc bị nhiễm hợp chất vấn đề đƣợc nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu 1.1.2 Hiện trạng công nghệ xử lý nƣớc thải nhiễm hợp chất phenol hợp chất trinitrophenol độc hại 1.1.2.1 Phương pháp ozon hố 1.1.2.2 Phương pháp chuyển hóa chất nhiễm tác nhân oxy hóa khử kiểu Fenton - sử dụng Hệ Fe(0)-EDTA-khơng khí sử dụng phức có hoạt tính xúc tác hệ FeTAML/H2O2 Giải pháp cơng nghệ hố học sử dụng tác nhân hệ FEK (hệ Fe(0) - EDTA khơng khí) Trong hệ phản ứng FEK chứa bột sắt kim loại, ethylenediaminetetraacetate (EDTA) ơxy khơng khì Thì nghiệm hệ FEK có tình ơxy hố làm khống hố chất hữu nhiễm, hệ sắt kim loại hố trị khơng (Fe(0)) có tình khử Có số tác giả sử dụng Fe(0) để làm tăng khả ơxy hố H2O2 Có thể nói nay, hệ FEK hệ có khả chuyển hố ơxy điều kiện thƣờng thành hợp chất peroxyt để tạo gốc tự OH* ƣu điểm hệ FEK có tình oxi hóa cao mà khơng địi hỏi xúc tác, dung mơi hữu thiết bị đắt tiền Ngồi hệ FEK ra, việc nghiên cứu sản xuất xúc tác Fe-TAML xem nhƣ bƣớc tiến vƣợt bậc lĩnh vực điều chế xúc tác oxi hoá hiệu nhiều tác nhân ô nhiễm thân thiện với mơi trƣờng Khả oxi hố mạnh nhiệt độ, áp suất thƣờng, vùng pH rộng, thời gian sống lâu dài, sản phẩm chuyển hoá hợp chất không gây ô nhiễm thứ cấp 1.1.2.3 Phương pháp sử dụng thực vật 1.1.2.4 Hấp phụ than hoạt tính 1.1.2.5 Phương pháp tổng hợp xử lý nước thải chứa hợp chất nitro thơm có hợp chất nitrophenol Đã có số cơng trính nghiên cứu nƣớc tƣơng đối chi tiết xử lý TNT, DNT, DNP, TNR,… nƣớc thải ngành công nghiệp sản xuất thuốc phóng, thuốc nổ hấp phụ (than hoạt tình) kết hợp biện pháp sinh học (sử dụng thực vật thủy sinh) nƣớc đất bị nhiễm Ngồi ra, có cơng trính nghiên cu v gii phỏp s dng công nghệ tổng hợp sở sử dụng hệ oxi hóa kiểu Fenton (hệ Fe(0) - EDTA - oxy không khí) kết hợp vỡi thực vật bậc cao để xử lý n-ỡc thải nhiƠm hỵp chÊt phenol (Phenol, TNR, m-NP) 1.2 ĐẶC ĐIỂM Q TRÌNH OXI HĨA FENTON Hệ tác nhân Fenton gồm ion sắt hóa trị (thơng thƣờng dùng muối FeSO4) hydrogen peroxit H2O2: Fe2+ + H2O2  Fe3+ + *OH + OH- (Phản ứng Bảng 1.1) Gốc tự hydroxyl *OH sinh trính Fenton có khả phản ứng với Fe2+ H2O2, nhƣng quan trọng có khả phản ứng với nhiều chất hữu (RH) tạo thành gốc hữu có khả phản ứng cao, từ phát triển tiếp tục kiểu dây chuỗi Các yếu tố chình ảnh hƣởng đến động học phản ứng Fenton đồng thể pH, tỷ lệ 2+ Fe /H2O2 loại ion (Fe2+ hay Fe3+, anion vô cơ, nhiệt độ dung dịch)  Hiện trạng nghiên cứu, ứng dụng q trình oxi hóa Fenton để chuyển hóa, phân hủy hợp chất nitrophenol độc hại nhiễm môi trƣờng nƣớc a, Tình hình nghiên cứu nước ngồi [49,64] Các tác giả nghiên cứu phân hủy 2,4-dinitrophenol (2,4-DNP), 2-nitrophenol (2-NP) 4-nitrophenol (4-NP) tác nhân Fenton nhận thấy tỉ lệ mol nitrophenol FeCl2 (đặc biệt với tỉ lệ NP:Fe2+ 1.10-4M : 3,5.10-5M) mức độ phân hủy 2,4DNP, 2-NP 4-NP đạt đƣợc 90% khoảng thời gian tƣơng ứng 3,4 3,5 b, Tình hình nghiên cứu nước Cũng nhƣ cơng trính nghiên cứu ngồi nƣớc, cơng trính nghiên cứu tác giả nƣớc bƣớc đầu trọng đến đối tƣợng môi trƣờng cụ thể (thì dụ, nƣớc thải cơng nghiệp) bị nhiễm hợp chất nitrophenol 1.3 ĐẶC ĐIỂM Q TRÌNH OXI HĨA KHỬ ĐIỆN HÓA PHÂN HỦY CÁC CHẤT HỮU CƠ Chuyển hóa hợp chất nitro thơm phƣơng pháp điện hố thực chất ngƣời ta thay tác nhân oxy hoá - khử hoá học tác nhân oxy hố - khử điện hố để chuyển hóa hợp chất nitro thơm Chƣơng ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 ĐỐI TƢỢNG VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu: - Mẫu nƣớc bị ô nhiễm MNP, DNP, TNP TNR tự tạo mẫu nƣớc thải nhiễm MNP, DNP, TNP, TNR - Đặc điểm phân hủy hợp chất nitrophenol tác nhân Fenton điện phân - Khả xử lý MNP, DNP, TNP TNR thủy trúc 2.1.2 Mục tiêu: Xây dựng hệ thống xử lý nƣớc thải nhiễm hợp chất nitrophenol (NPs) phù hợp 2.2 THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT 2.2.1 Thiết bị - Hệ thống thiết bị sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) Model HP 1100, sử dụng detector chuỗi (DAD) hãng Aligent (Mỹ) sản xuất - Cân phân tìch CHYO (Nhật Bản) có độ chình xác ±0,1mg - Máy đo pH: OAKLON, serie 510 (Mỹ) có độ chình xác ±0,01 - Thiết bị quang phổ tử ngoại – khả kiến UV-Vis Agilent 8453 (Mỹ) sử dụng detector chuỗi (DAD) - Điện cực anot trơ dạng - Các vại sành hính trụ có đƣờng kình trung bính 22 cm, chiều cao 22 cm - Các loại chậu nhựa có đƣờng kình trung bính 35cm 2.2.2 Hóa chất - 2-mononitrophenol (MNP): dạng tinh thể có độ phân tìch (Merck - Đức) - 2,4-dinitrophenol (DNP): dạng tinh thể có độ phân tìch (Merck - Đức) - 2,4,6-trinitrophenol (TNP): dạng tinh thể có độ phân tìch (Merck - Đức) - 3-hydroxy-2,4,6-trinitrophenol (axit Styphnic, TNR): dạng tinh thể có độ phân tìch (Merck - Đức) - Các dung mơi: axetonitryl, etanol, metanol, hexan) có độ dùng cho phân tìch HPLC (Merck - Đức) - H2O2 (Merck) có độ phân tìch, nồng độ dung dịch gốc 30% (w/v) - FeSO4.7H2O (Merck) loại có độ phân tìch - Đất phù sa đƣợc phơi khơ tự nhiên, độ ẩm trung bính 50% 2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3.1 Thiết kế thí nghiệm 2.3.1.1 Thí nghiệm chuyển hóa dung dịch MNP, DNP, TNP TNR qúa trình Fenton  Ảnh hưởng thời gian lên hiệu phân hủy  Ảnh hưởng hàm lượng H2O2 lên hiệu phân hủy  Ảnh hưởng tác nhân Fenton lên hiệu phân hủy  Ảnh hưởng nhiệt độ, pH lên hiệu phân hủy 2.3.1.2 Thí nghiệm thử khả hấp thu xử lý loài thực vật thủy sinh TNP TNR 2.3.2 Phƣơng pháp phân tích nồng độ chất nghiên cứu Phƣơng pháp trắc quang Phƣơng pháp chuẩn độ Iot, thị hồ tinh bột Sử dụng thiết bị sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) 2.3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu động học xác định bậc phản ứng oxi hóa hợp chất nitrophenol tác nhân Fenton 2.3.4 Xác định hiệu suất điện phân hợp chất nitrophenol Hiệu suất điện phân đƣợc tình theo cơng thức:  Trong đó: Co  Ct 100 % Co (2.3) η : hiệu suất xử lý sau t phút (%); Co : nồng độ ban đầu NPs (mg/l); Ct : nồng độ NPs sau t phút điện phân (mg/l) 2.3.5 Xác định tốc độ xử lý TNP TNR loài thực vật VXL   C0  Ct  Vdd mt (mg/gsk/ngày) (2.4) Trong đó: VXL : tốc độ xử lý, tính mg/g sinh khối/ ngày; C0 : nồng độ ban đầu chất cần xử lý (mg/l); Ct : nồng độ chất cần xử lý sau t ngày xử lý (mg/l); m: khối lượng sinh khối trồng (gram) (có thể tính theo thân rễ); t: thời gian xử lý (ngày); Vdd: thể tích dung dịch TNP TNR sử dụng ban đầu 2.3.6 Xác định hiệu suất xử lý TNP TNR loài thực vật H tv  C0  Ct   100 C0 % (2.5) Trong đó: Htv: hiệu suất xử lý sau t ngày (%); C0: nồng độ ban đầu chất cần xử lý (mg/l); Ct: nồng độ chất cần xử lý sau t ngày (mg/l) Chƣơng - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TRƢNG SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG CAO CỦA MNP, DNP, TNP VÀ TNR 3.1.1 Đặc trƣng sắc ký lỏng hiệu cao MNP, DNP, TNP TNR Bảng 3.1 Một số đặc trƣng sắc ký hợp chất nitrophenol giá trị pH khác TÝn hiÖu Nồng độ tR Chiều cao pic STT Hợp chất pH ®o  (mg/l) (phót) (mAu) (nm) 4,0 315 4,26 10,312 MNP 25 7,0 315 4,27 10,251 10,0 315 4,27 10,056 4,0 365 3,08 197,014 DNP 100 7,0 365 3,07 197,302 10,0 365 3,08 198,132 4,0 360 2,64 188,623 TNP 100 7,0 360 2,64 189,335 10,0 360 2,65 189,980 4,0 420 3,00 44,912 TNR 25 7,0 420 2,99 44,437 10,0 420 2,99 45,113 Nhận xét: Kết khảo sát đặc trưng sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) MNP, DNP, TNP TNR cho thấy không bị thay đổi (về thời gian lưu chiều cao pic) pH môi trường thay đổi Kết phù hợp với kết nghiên cứu khảo sát đặc trưng sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) MNP, DNP, TNP, TNR tác giả [32] 3.1.2 Xây dựng đƣờng chuẩn xác định MNP, DNP, TNP TNR phƣơng pháp HPLC Kết xây dựng đƣờng chuẩn HPLC định lƣợng hợp chất nitrophenol, với điều kiện đo ứng với chất nhƣ sau: - Đối với MNP: y  (16,561  0,141) x  (15,220  1,035) , khoảng tuyến tình 0,5-250mg/l - Đối với DNP: y  (20,040  0,147) x  (5,427  0,622) , khoảng tuyến tình 0,5- 100mg/l - Đối với TNP: y  (14,301  0,241) x  (7,564  1,023) , khoảng tuyến tình 1,0-200mg/l - Đối với TNR: y  (16,845  0,217) x  (3,913  0,920) , khoảng tuyến tình 0,5-120 mg/l Trong đó: y diện tìch pic (đơn vị diện tìch) x nồng độ (mg/l) 3.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÂN HỦY MNP, DNP, TNP VÀ TNR BẰNG HỆ XÚC TÁC FENTON TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC Kết khảo sát cho thấy nồng độ tất hợp chất nitrophenol khác nhƣ MNP, DNP TNR giảm đáng kể theo thời gian sau bổ sung tác nhân Fenton vào dung dịch, đặc biệt với MNP TNR Tuy nhiên, mức độ suy giảm nồng độ hợp chất NPs phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ thời gian phản ứng, nồng độ Fe2+, H2O2, pH, nhiệt độ dung dịch chất hợp chất NPs Đã khảo sát xác định đƣợc quy luật ảnh hƣởng yếu tố tới tốc độ hiệu suất phân hủy NPs hệ tác nhân Fenton Kết khảo sát cho thấy hệ tác nhân Fenton thìch hợp cho mục đìch phân hủy hợp chất NPs có nồng độ H2O2 thƣờng lớn khoảng 10 lần so với nồng độ Fe2+, dụ dung dịch 3,5.10-4M Fe2++ 3,5.10-3M H2O2 Mức độ suy giảm nồng độ hợp chất NPs phụ thuộc vào chất (cấu tạo) hợp chất NPs (số lƣợng nhóm NO2 , -OH có phân tử, có mặt nhóm khác,…) Số lƣợng nhóm NO2 lớn thí tốc độ hiệu suất phân hủy nhỏ Thì dụ, mơi trƣờng pH = 3, MNP (Bảng 3.2) hiệu suất phân hủy đạt mức 100% sau 15 phút phản ứng; với 2,4,6-TNP: sau 45 phút (Bảng 3.2) Riêng với DNP để đạt đƣợc hiệu suất phân hủy tƣơng tự thí phải cần đến thời gian 60 phút (Bảng 3.2) Sự tăng hiệu suất phân hủy TNR so với MNP, DNP TNP liên hệ với ảnh hƣởng có mặt nhóm OH- nhóm hoạt hóa thứ 2, phân tử TNR làm tăng khả phân hủy tác nhân Fenton Kết khảo sát cho thâý mơi trƣờng có pH=3 thìch hợp cho phản ứng phân hủy NPs tác nhân Fenton Khi tăng pH đến pH= 5, hiệu suất phân hủy NPs có giảm nhƣng quy luật biến đổi hợp chất khảo sát giống nhƣ môi trƣờng pH=3 (Bảng 3.2) Khi tăng nhiệt độ dung dịch từ 20 lên 50OC phát đƣợc tăng đáng kể hiệu suất tốc độ phân hủy NPs Tuy nhiên phản ứng Fenton có ý nghĩa thực tiễn thực dung dịch có nhiệt độ nằm khoảng 25-35 OC (nhiệt độ môi trƣờng nƣớc tự nhiên) Bảng 3.2 Sự biến đổi hiệu suất phân hủy (H,%), tốc độ trung bình phân hủy (VTB, mg/l/phút) NPs tác nhân Fenton dung dịch có pH=3 theo thời gian phản ứng Thời MNP DNP TNP TNR gian, H, V, H, V, H, V, H, V, phút % mg/l/phút % mg/l/phút % mg/l/phút % mg/l/phút 15 30 45 60 100 11,93 95,1 98,9 99,4 100 10,3 5,4 3,6 3,6 95,7 99,7 100 6,70 6,53 4,37 100 11,84 Từ kết đƣợc dẫn Bảng 3.2 ta nhận thấy tốc độ trung bính phân hủy hợp chất NPs có dung dịch (pH=3 ) tác nhân Fenton (tình thời điểm sau 15 phút phản ứng) tăng dần theo dãy: TNP (6,70 mg/l/phút) < DNP (10,3 mg/l/phút) < TNR (11,84 mg/l/phút) < MNP (11,93 mg/l/phút) Bảng 3.3 Sự biến đổi hiệu suất phân hủy (H,%), tốc độ trung bình phân hủy (VTB, mg/l/phút) NPs tác nhân Fenton dung dịch có pH=6 Thời MNP DNP TNP TNR gian, H, V, H, V, H, V, H, V phút % mg/l/phút % mg/l/phút % mg/l/phút % mg/l/phút 0 0 0 0 15 39,4 0,40 3,1 0,3 4,40 0,57 3,0 0,46 30 6,01 0,22 8,42 0,54 5,3 0,40 45 60 8,65 0,23 16,35 0,53 12,9 0,49 Khi pH môi trƣờng tăng lên đến pH=6 thí hiệu suất tốc độ phân hủy hợp chất NPs tác nhân Fenton giảm đáng kể: sau 60 phút hiệu suất phân hủy MNP đạt 39,4 %, DNP : 8,65 %, TNP: 16,35%, TNR: 12,9 % (Bảng 3.3) Hiện tƣợng có tình quy luật ví phản ứng Fenton dạng cổ điển (tức hệ Fenton gồm Fe2+ H2O2) thƣờng xảy thuận lợi hiệu cao môi trƣờng axit yếu (pH 2- 4), cao pH khoảng 2,8-3,0; cịn mơi trƣờng pH>5 phản ứng khơng có hiệu Khi pH>6 hiệu suất phản ứng sụt giảm chuyển hóa ion Fe2+ thành hydroxit sắt (III) dạng keo Hydroxit sắt (III) xúc tác phân hủy H2O2 thành oxy nƣớc mà không tạo nên gốc *OH Điều chứng tỏ sử dụng tác nhân Fenton để xử lý phân hủy hợp chất NPs thí pH mơi trƣờng cần đƣợc trí khoảng pH = (3 – 5), tối ƣu pH~ Từ kết khảo sát nhận thấy Fenton tác nhân oxi hóa nâng cao sử dụng hiệu cho mục đìch xử lý mẫu nƣớc bị nhiễm hợp chất NPs Tuy nhiên phƣơng pháp xử lý nƣớc bị nhiễm NPs trính Fenton có hạn chế đáng kể khơng thể thực hiệu điều kiện mơi trƣờng có pH trung tình (pH 6-7) Do áp dụng cho mẫu nƣớc thực tế cần phải có cơng đoạn điều chỉnh pH trƣớc tiến hành xử lý Để thử nghiệm khả sử dụng tác nhân Fenton để xử lý nƣớc bị nhiễm hỗn hợp hợp chất NPs; chuẩn bị dung dịch gồm bốn thành phần là: 4-NP (5.10-4M) + -4 -4 -4 2,4-DNP (5.10 M) + 2,4,6-TNP (5.10 M) + 2,4,6-TNR (5.10 M), pH=3 Kết khảo sát phƣơng pháp HPLC cho thấy sau 15 đến 30 phút tình từ bổ sung tác nhân Fenton có thành phần 3,5.10-4M Fe(II) + 3,5.10-3M H2O2 thí tồn lƣợng 4-NP, 2,4,6-TNP 2,4,6TNR có dung dịch bị phân hủy hết (hiệu suất đạt 100 %) Riêng với 2,4-DNP thí hiệu suất đạt đƣợc 96,6 % Để phân hủy hoàn toàn 2,4-DNP 30 phút cần tăng nồng độ Fe(II) lên 5.10-4M Nhƣ có nghĩa tác nhân Fenton xử lý không nguồn nƣớc bị nhiễm riêng hợp chất NPs mà cịn xử lý nguồn nƣớc bị nhiễm hỗn hợp hợp chất với hiệu suất cao 3.3 KẾT QUẢ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÂN HỦY MNP, DNP, TNP VÀ TNR BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN KHƠNG CĨ MÀNG NGĂN Kết thử nghiệm cho thấy hợp chất NPs bị phân hủy nhanh trính điện phân điều kiện khơng có màng ngăn (Bảng 3.4) Hiệu suất tốc độ phân hủy điện hóa hợp chất NPs chịu ảnh hƣởng nhiều yếu tố nhƣ mật độ dòng, pH, nhiệt độ dung dịch, hàm lƣợng phụ gia NaCl, chất nồng độ ban đầu hợp chất NPs Tốc độ hiệu suất phân hủy hợp chất NPs tăng mạnh tăng mật độ dịng từ 0,5 A/dm2 lên 1,0 A/dm2 ìt thay đổi sau đạt mức d=1,5 A/dm2 (Bảng 3.6) Sự tăng nồng độ NaCl từ 0,5 đến g/l tăng nhiệt độ dung dịch từ 20 đến 500 C làm tăng tốc độ hiệu suất phân hủy hợp chất NPs Tuy nhiên, điểm đáng lƣu ý cần so sánh đặc điểm tình ƣu việt hai phƣơng pháp Fenton điện hóa ảnh hƣởng pH môi trƣờng chất hợp chất NPs tới hiệu suất tốc độ phân hủy chúng tác nhân Fenton điện hóa Kết khảo sát biến đổi tốc độ trung bính phân hủy hợp chất NPs (VTB, mg/l/phút) theo thời gian điện phân (ở điều kiện mơi trƣờng có pH=6, d= 0,5 A/dm2 , 3g/l NaCl, tO =25 oC) đƣợc dẫn Bảng 3.4 Bảng 3.4 Sự biến đổi hiệu suất phân hủy (H,%) tốc độ trung bình phân hủy (VTB, mg/l/phút) MNP, DNP, TNP, TNR trình điện phân dung dịch có pH=6, d= 0,5 A/dm2 , 3g/l NaCl, tO =25 oC Thời MNP DNP TNP TNR gian, H, V, H, V, H, V, H, V, phút % mg/l/phút % mg/l/phút % mg/l/phút % mg/l/phút 0 0 0 0 15 36,31 2,82 50,93 4,88 34,94 3,65 82,59 10,22 30 58,78 2,27 94,66 4,54 68,82 3,60 99,39 6,15 45 80,19 2,06 98,07 3,13 85,49 2,98 100 4,15 60 94,89 1,83 99,91 2,39 90,23 2,36 Từ kết dẫn Bảng 3.4 ta nhận thấy tốc độ phân hủy hợp chất NPs phƣơng pháp điện phân điều kiện mơi trƣờng có pH = 6, d = 0,5A/dm2 , t = 30oC (tình thời điểm sau 15 phút phản ứng) thấp so với tốc độ phân hủy hợp chất tác nhân Fenton điều kiện môi trƣờng pH = lớn nhiều lần so với tốc độ phân hủy hợp chất tác nhân Fenton điều kiện môi trƣờng pH = (Bảng 3.5) Bảng 3.5 Sự biến đổi hiệu suất phân hủy (H,%), tốc độ trung bình phân hủy (VTB, mg/l/phút) MNP, DNP, TNP TNR tác nhân Fenton 3,5.10-4M Fe2++ 3,5.103 M H2O2) dung dịch có pH=6 Nồng độ ban đầu NPs: 179 mg/l (NP), 163,03 mg/l (DNP), 196,99 mg/l (TNP) 177,6 mg/l (TNR) Thời MNP DNP TNP TNR gian, H, V, H, V, H, V, H, V phút % mg/l/phút % mg/l/phút % mg/l/phút % mg/l/phút 0 0 0 0 15 39,4 0,40 3,1 0,3 4,40 0,57 3,0 0,46 30 6,01 0,22 8,42 0,54 5,3 0,40 45 60 8,65 0,23 16,35 0,53 12,9 0,49 Khi tăng mật độ dòng tốc độ phân hủy điện hóa hợp chất NPs tăng d=1,5 A/dm2 thí tốc độ phân hủy TNP TNR đạt mức tƣơng đƣơng tốc độ phản ứng Fenton, cịn với MNP DNP thí thấp (Bảng 3.6) Mật độ dòng A/dm2 0,5 1,0 1,5 Bảng 3.6 So sánh tốc độ phân hủy hợp chất NPs tác nhân Fenton điện hóa MNP DNP TNP TNR Điện Điện Điện Điện Fenton Fenton Fenton Fenton hóa hóa hóa hóa (pH=3) (pH=3) (pH=3) (pH=3) (pH=6) (pH=6) (pH=6) (pH=6) 2,82 11,93 4,88 10,3 3,65 6,70 10,22 11,84 3,32 6,15 8,74 8,87 4,96 6,75 11,7 12,16 Từ kết dẫn Bảng 3.6 ta nhận thấy điều kiện mơi trƣờng pH=6 thí tốc độ phân hủy điện hóa hợp chất NPs giảm dần theo dãy: MNP < TNP < DNP < TNR Nhƣ biến đổi tốc độ phân hủy điện hóa hợp chất NPs khơng tn theo quy luật giống nhƣ trƣờng hợp phân hủy tác nhân Fenton Nguyên nhân khác biệt có liên quân đến khác chất trính phân hủy NPs hai trƣờng hợp sử dụng tác nhân điện hóa Fenton Trong trƣờng hợp điện phân hợp chất NPs bị chuyển hóa đồng thời hai phản ứng: khử NPs catot để tạo thành hợp chất amin sau hợp chất bị oxi hóa tiếp anot Trong đó, trƣờng hợp sử dụng tác nhân Fenton thí phản ứng phân hủy NPs chình phản ứng oxi hóa chúng gốc *OH Khác với trƣờng hợp phản ứng Fenton, thay đổi pH dung dịch (từ pH=3 đến pH=6) không gây ảnh hƣởng đáng kể đến hiệu suất tốc độ phân hủy hợp chất NPs Đây chình ƣu phƣơng pháp điện hóa so với phƣơng pháp Fenton phƣơng pháp điện hóa xử lý đƣợc mẫu nƣớc, nƣớc thải công nghiệp bị nhiễm hợp chất nitrophenol độc hại điều kiện môi trƣờng thực tế mà khơng cần phải có điều chỉnh bắt buộc để pH nằm giới hạn pH 3-5 nhƣ trƣờng hợp sử dụng tác nhân Fenton Tuy nhiên xét tốc độ hiệu suất phân hủy thí phƣơng pháp xử lý nƣớc bị nhiễm hợp chất NPs thí phƣơng pháp sử dụng tác nhân Fenton có tình hiệu cao Ví vậy, phƣơng pháp sử dụng tác nhân Fenton phƣơng pháp lựa chọn để xử lý nƣớc bị nhiễm thuốc nổ nhóm nitrophenol kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh nhằm mang lại hiệu xử lý cao 3.4 KẾT QUẢ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ TNP VÀ TNR CỦA CÂY THỦY TRÚC (CYPERUS ALTERNIFOLIUS) Thủy trúc (Cyperus alternifolius linn) đƣợc lựa chọn cho nghiệm loại thủy sinh dễ trồng, phổ biến, sống quanh năm, có khả sống phát triển tốt điều kiện ngập nƣớc, có rễ chùm có khả hút nƣớc cao, nguồn giống dồi dào, chi phì thấp 3.4.1 Khảo sát biến đổi hàm lƣợng TNP TNR theo thời gian thủy trúc Khảo sát đƣợc tiến hành với nghiệm Trong nghiệm với TNP nghiệm với TNR Thì nghiệm chất nhƣ sau: + bể trồng thủy trúc kg đất, bể tƣơng ứng với hai khối lƣợng sinh khối thủy trúc khác chứa lìt dung dịch (ký hiệu mẫu TT1 TT2) Hính thái phát triển tốt, đƣờng kình thân trung bính khoảng 2,5-6mm Dung dịch TNP TNR nghiệm có pH ban đầu 6,3 + bể có 4kg đất lìt dung dịch (ký hiệu mẫu ĐCĐ – Đối chứng đất) + bể có lìt dung dịch (ký hiệu mẫu ĐCN – Đối chứng nƣớc) Kết nghiên cứu biến đổi hàm lƣợng TNP TNR nƣớc chứa bể thử nghiệm khác theo thời gian đƣợc trính bày Bảng 3.7., Bảng 3.8 Hình 3.1., 3.2 dƣới Bảng 3.7 Khả xử lý TNP bể thử nghiệm theo thời gian Đơn vị tính: mg/l Ngày TT-TNP1 TT-TNP2 ĐCĐ ĐCN 60,14 59,72 59,96 60,05 45,16 48,76 53,27 60,05 33,82 41,45 46,82 60,05 25,64 35,19 39,95 60,05 18,37 28,95 34,44 60,04 11,21 20,02 29,63 60,04 5,26 13,68 24,35 60,05 5,17 18,88 60,05 Sự biến đổi hàm lượng TNP theo thời gian Nồng độ TNP (mg/l) 70 60 50 TT-TNP1 40 TT-TNP2 30 ĐCĐ 20 ĐCN 10 0 Thời gian xử lý (ngày) Hình 3.1 Sự biến đổi hàm lƣợng TNP theo thời gian mẫu xử lý điều kiện khác Ghi chú: TT-TNP1: Thí nghiệm thủy trúc MSKTT = 550g, C0TNP=60,14mg/l TT-TNP2: Thí nghiệm thủy trúc MSKTT = 300g, C0TNP=59,72mg/l ĐCĐ: Thí nghiệm đối chứng đất MSKTT = 0g, C0TNP=59,96mg/l ĐCN: Thí nghiệm đối chứng nước MSKTT = 0g, C0TNP=60,05mg/l Kết Bảng 3.7 Hình 3.1 cho ta thấy hàm lƣợng TNP bể ĐCN khơng có thay đổi sau thời gian thử nghiệm 07 ngày Nhƣ vậy, nói khơng nhận thấy tác động ánh sáng, nhiệt độ vi sinh vật,… nƣớc việc loại bỏ TNP môi trƣờng nƣớc Sự suy giảm đáng kể hàm lƣợng TNP theo thời gian nhận thấy bể đối chứng đất (ĐCĐ) bể trồng thuỷ trúc (TT-TNP1 TT-TNP2) Sau ngày thử nghiệm, hàm lƣợng TNP bể ĐCĐ bị giảm gần lần so với hàm lƣợng ban đầu Nguyên nhân giảm đáng kể hàm lƣợng TNP mẫu ĐCĐ đất có khả hấp phụ hợp chất phenol Đối với bể TT-TNP1 TT-TNP2 kết hợp đất trồng thủy trúc nên kết xử lý tốt nhiều Với bể TT-TNP1, sau ngày nghiệm xử lý triệt để TNP nƣớc, bể TT-TNP2, sau ngày hàm lƣợng TNP nƣớc lại 5,17 mg/l (giảm 11,55 lần so với hàm lƣợng TNP ban đầu) Bảng 3.8 Khả xử lý TNR bể thử nghiệm theo thời gian Đơn vị tính: mg/l Ngày TT-TNR1 TT-TNR2 ĐCĐ ĐCN 60,09 60,0 60,03 60,07 48,76 51,85 56,38 60,07 39,57 44,98 53,14 60,07 31,87 39,24 50,68 60,06 26,15 36,08 47,61 60,05 20,09 32,22 45,02 60,07 14,74 29,53 42,47 60,07 9,34 26,13 39,10 60,06 5,66 22,02 37,84 60,06 2,17 19,41 35,37 60,07 10 0,26 16,73 33,67 60,07 11 14,39 30,75 60,07 Sự biến đổi hàm lượng TNR theo thời gian Nồng độ TNR (mg/l) 70 60 50 TT-TNR1 40 TT-TNR2 30 ĐCĐ 20 ĐCN 10 0 10 12 Thời gian xử lý (ngày) Hình 3.11 Sự biến đổi hàm lƣợng TNR theo thời gian mẫu xử lý điều kiện khác Ghi chú: TT-TNR1: Thí nghiệm thủy trúc MSKTT = 550g, C0TNR=60,09mg/l TT-TNR2: Thí nghiệm thủy trúc MSKTT = 300g, C0TNR =60,0mg/l ĐCĐ: Thí nghiệm đối chứng đất MSKTT = 0g, C0TNR =60,03mg/l ĐCN: Thí nghiệm đối chứng nước MSKTT = 0g, C0TNR =60,07mg/l Qua kết khảo sát biến đổi theo thời gian TNP TNR thủy trúc nhận thấy rõ đƣợc hiệu xử lý thủy trúc chất khác So sánh TNP TNR, nhận khả xử lý TNP thủy trúc tốt với TNR Cùng với hàm lƣợng ban đầu gần nhƣ nhau, sinh khối thủy trúc tƣơng tự nhau, TNP cần ngày xử lý đƣợc hoàn toàn TNR cần 11 ngày để xử lý đƣợc hồn tồn Điều đƣợc giải thìch TNR có khối lƣợng phân tử lớn TNP (245,1đvC so với 229,1đvC) cấu trúc phân tử cồng kềnh nên khả TNR bị hấp thu vào thể thực vật so với TNP Kết nghiệm cho thấy hiệu xử lý hợp chất nitrophenol có phụ thuộc vào sinh khối thuỷ trúc, nhiên khơng có khác biệt rõ hiệu xử lý lựa chọn nghiệm trồng thủy trúc với sinh khối thủy trúc gần gấp đôi Căn vào sinh khối thủy trúc ta tình đƣợc tốc độ hấp thu hợp chất nitrophenol thủy trúc Khả hấp thu hợp chất nitrophenol gốc rễ lớn so với thân lá, nhƣ gốc rễ phận hấp thu chủ yếu hợp chất nitrophenol So sánh tốc độ hấp thu thủy trúc với chất TNP TNR thấy, tốc độ hấp thu TNP > TNR Kết so sánh tốc độ hấp thu thủy trúc phù hợp với kết so sánh hiệu suất xử lý chất TNP TNR Qua kết phân tích rút số kết luận sau: - Thủy trúc có khả xử lý đƣợc TNP TNR nƣớc - Tốc độ xử lý thủy trúc TNP > TNR - Tốc độ hấp thu chất ô nhiễm gốc rễ lớn so với thân 3.4.2 Động học trình hấp thu TNP TNR thủy trúc 3.4.2.1 Động học trình hấp thu TNP thủy trúc Qua kết tình tốn sơ cho thấy đƣờng cong động học trính xử lý TNP tuân theo phản ứng bậc Phƣơng trính hấp thu TNP thủy trúc là: CTNP = C0e-0,3164 (3.1) 3.4.2.2 Động học trình hấp thu TNR thủy trúc Tƣơng tự nhƣ tình tốn phƣơng trính động học q trính hấp thu TNP thủy trúc cho thấy đƣờng cong động học trính xử lý TNR tuân theo phản ứng bậc Phƣơng trính hấp thu TNR thủy trúc là: CTNR = C0e-0,2765 (3.2) 3.4.3 Khảo sát khả xử lý đồng thời TNP TNR thủy trúc - Khi có mặt chất bể, thủy trúc xử lý đƣợc toàn chất kể bể thủy trúc có sinh khối lớn bể thủy trúc có sinh khối bé, nhiên tốc độ xử lý chậm xử lý riêng rẽ chất một, nguyên nhân kết hợp chất độc tình cao để riêng rẽ chất một, điều ảnh hƣởng đến khả hấp thu thủy trúc  Thủy trúc loài thực vật thủy sinh có khả hấp thu chuyển hố tốt TNP TNR Có thể sử dụng loại cơng trính xử lý nƣớc thải chứa TNP TNR 3.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KẾT HỢP PHƢƠNG PHÁP SỬ DỤNG CÁC TÁC NHÂN HÓA HỌC, XÚC TÁC VÀ THỰC VẬT THỦY SINH (THỦY TRÚC) TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHIỄM CÁC HỢP CHẤT NITROPHENOL Các kết thực nghiệm cho thấy tác nhân Fenton, điện phân sử dụng thuỷ trúc xử lý đƣợc nguồn nƣớc bị nhiễm hợp chất nitrophenol (NPs) Ngay hàm lƣợng hợp chất nitrophenol ban đầu nhiễm nƣớc tƣơng đối lớn thí hiệu suất xử lý chúng tác nhân Fenton điện hóa mang lại hiệu suất xử lý cao Phƣơng pháp điện hóa có ƣu so với phƣơng pháp Fenton xử lý đƣợc mẫu nƣớc, nƣớc thải công nghiệp bị nhiễm hợp chất nitrophenol độc hại điều kiện môi trƣờng thực tế mà không cần phải có điều chỉnh bắt buộc để pH nằm giới hạn pH 3-5 nhƣ trƣờng hợp sử dụng tác nhân Fenton Tuy nhiên xét tốc độ hiệu suất phân hủy hợp chất NPs nhiễm nƣớc thí phƣơng pháp sử dụng tác nhân Fenton có tình hiệu cao Mặt khác, q trính điện phân cịn phát sinh lƣợng khì thải chứa clo tƣơng đối lớn gây tác động xấu đến sức khỏe ngƣời lao động Ví vậy, phƣơng pháp sử dụng tác nhân Fenton phƣơng pháp sử dụng tác nhân Fenton kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh phƣơng pháp thìch hợp cho mục tiêu khử độc cho môi trƣờng nƣớc bị nhiễm thuốc nổ nhóm nitrophenol Hàm lƣợng chất nhiễm MNP, DNP,TNP TNR nƣớc thải nhà máy sản xuất thuốc phóng, thuốc nổ thƣờng mức từ 60 - 120mg/l Với hàm lƣợng chất ô nhiễm nhƣ trên, sử dụng tác nhân Fenton độc lập để xử lý hợp chất nitrophenol đạt hiệu suất phân hủy lớn thời gian xử lý ngắn song hàm lƣợng H2O2, Fe(II), kiềm, axit,… bị tiêu hao tƣơng đối lớn chi phì xử lý cao Nếu sử dụng thủy trúc thí chi phì xử lý thấp song có hạn chế cần phải có thời gian dài cho thủy trúc xử lý cần phải diện tìch mặt lớn, hàm lƣợng chất nhiễm ban đầu khơng q cao phải có kỹ thuật tạo sinh khối (kỹ thuật ni trồng, chăm sóc nhân giống cây) Chình ví vậy, để khắc phục hạn chế nêu kết hợp hai biện pháp: sử dụng tác nhân Fenton thực vật thủy sinh để xử lý nƣớc thải bị ô nhiễm hợp chất nitrophenol Mơ hính sử dụng kết hợp biện pháp đƣợc thể Hình 3.13 dƣới Nguyên lý công nghệ xử lý nước thải nhiễm hợp chất nitrophenol (TNP, TNR) sau: Nƣớc thải từ phân xƣởng sản xuất thuốc phóng, thuốc nổ có chứa thành phần nhiễm nitrophenol (TNP, TNR) đƣợc qua hệ thống lọc học (nhằm tách loại rác cặn vô cơ, hữu cơ), sau tập trung bể thu gom – điều hòa Tại đây, nƣớc thải đƣợc điều chỉnh lƣu lƣợng thành phần, hàm lƣợng chất nƣớc Nƣớc thải tiếp tục vào bể phản ứng Hệ Fenton Tại hóa chất (kiềm, axit,…) đƣợc cấp vào để điều chỉnh pH môi trƣờng axit (đƣa pH = 3-4) Sau điều chỉnh đƣợc pH môi trƣờng dung dịch, tiếp tục cho muối Fe(II) H2O2 vào dung dịch với hàm lƣợng thìch hợp để phản ứng Fenton xảy tốt Sau qua bể phản ứng Fenton, nƣớc thải vào bể lắng – lọc, hóa chất (kiềm, axit) đƣợc cấp vào để trung hịa nƣớc thải, pH mơi trƣờng (6 – 7), để đƣa Fe(II) dạng Fe(III) hidroxit, kết tủa, sau loại bỏ chúng khỏi nƣớc thải Nếu nhƣ nồng độ chất NPs nƣớc thải sau qua bể lắng – lọc thấp thí đƣợc thải mơi trƣờng, cịn nhƣ nồng độ chất NPs nƣớc thải sau qua bể lắng – lọc cao thí nƣớc thải tiếp tục đƣợc xử lý hệ thống bể trồng thủy trúc, sau đƣợc thải mơi trƣờng - T¸ch r¸c - Loại cặn bẩn N-ớc thải chứa TNP, TNR Hệ thống xử lý học Bể thu gom điều hòa Dung dịch kiềm, axit, điều chỉnh pH = - Fe2+ - Điều chỉnh pH (pH = 6-7) dung dịch kiềm, axit - Lọc bỏ kết tủa BÓ phản ứng hệ Fenton Bể lắng - lọc H2O2 Hệ thống bể trồng thủy trúc Khi hàm l-ợng NPs thấp Thải môi tr-ờng Thải môi tr-ờng Hỡnh 3.13 Sơ đồ quy trình xử lý nước thải nhiễm TNP, TNR tác nhân Fenton kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua kết nghiệm khả phân hủy hợp chất nitrophenol (MNP, DNP, TNP TNR) tác nhân Fenton phƣơng pháp điện phân nhƣ thử nghiệm khả xử lý hai hợp chất độc hại TNP TNR thủy trúc, xin đƣa số kết luận sau: Sử dụng tác nhân Fenton có khả phân hủy nhanh hợp chất nitrophenol nhƣ hỗn hợp hợp chất môi trƣờng nƣớc Khả phân hủy tác nhân Fenton hợp chất nitrophenol theo thứ tự giảm dần nhƣ sau MNP > TNR > TNP > DNP Đã khảo sát ảnh hƣởng yếu tố nhƣ nồng độ H2O2, Fe(II) ban đầu, nhiệt độ, pH, thời gian nồng độ chất NPs ban đầu đến khả phân hủy chất NPs tác nhân Fenton cho thấy môi trƣờng pH tối ƣu dung dịch pH = 3-5, nồng độ H2O2 lớn khoảng 10 lần so với nồng độ Fe(II), dụ dung dịch 3,5.10-4M Fe(II) + 3,5.10-3M H2O2, khoảng nhiệt độ dung dịch nƣớc xử lý 200C - 500C Khả phân hủy NPs phƣơng pháp điện phân theo thứ tự tăng dần nhƣ sau: MNP < TNP < DNP < TNR Phân hủy NPs phƣơng pháp điện phân khơng có màng ngăn đƣợc khảo sát với cách thức giống nhƣ sử dụng tác nhân Fenton cho kết tƣơng tự Kết nghiên cứu cho thấy, pH =3 tốc độ phân hủy NPs điện phân thấp Fenton, nhƣng pH = thí tốc độ phân hủy NPs lại lớn Fenton nhiều lần đạt hiệu suất cao, H > 90% Khảo sát khả xử lý TNP TNR thủy trúc đƣợc thực PTN có mẫu đối chứng, cho thấy thủy trúc có khả xử lý tốt nƣớc bị nhiễm TNP, TNR Tốc độ xử lý TNP, TNR thuỷ trúc: TNP > TNR Tốc độ hấp thu chất TNP TNR gốc rễ lớn so với thân Nhƣ vậy, gốc rễ phận hấp thu chủ yếu chất nghiên cứu Đã đề xuất quy trính xử lý nƣớc thải nhiễm TNP TNR kết hợp phƣơng pháp sử dụng tác nhân Fenton sử dụng thủy trúc KIẾN NGHỊ Luận văn cần nghiên cứu khả phân hủy hỗn hợp chất NPs nƣớc thải phƣơng pháp điện phân Bên cạnh cần nghiên cứu đƣợc chế hấp thu nhƣ chuyển hoá TNP TNR thể loài thực vật sử dụng để tím đƣợc chất trính chuyển hố Ngồi ra, luận văn cần nghiên cứu đƣợc sinh khối thực vật thu hoạch đƣợc có chứa hợp chất độc hại ngƣời môi trƣờng hay khơng? Ví điều kiện thời gian có hạn nên phạm vi luận văn khơng có điều kiện nghiên cứu đƣợc tất vấn đề có sai xót, ví cần có ý kiến đóng góp để luận văn hồn chỉnh References Tiếng Việt Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước nước thải, NXB Thống kê, Hà Nội Lê Văn Cát (2000), Cơ sở hoá học kỹ thuật xử lý nước, Trung tâm Khoa học tự nhiên Công nghệ Quốc gia Nguyễn Văn Chất (2004), Nghiên cứu khả phân huỷ TNT xạ tia UV, Luận văn thạc sĩ, Học viện KTQS Nguyễn Đính Hƣng (2008), Nghiên cứu khả xử lý nước thải chứa octogen hecxogen phương pháp hấp phụ than hoạt tính kết hợp với sử dụng thực vật bậc cao, Luận văn Thạc sĩ Môi trƣờng, Trƣờng Đại học KHTN-ĐHQGHN Đỗ Ngọc Khuê (2005), Ứng dụng giải pháp công nghệ sinh học (sử dụng thực vật bậc cao chế phẩm vi sinh) để cải tạo phục hồi vùng đất bị nhiễm thuốc nổ, thuốc phóng, Báo cáo kết nhiệm vụ cấp Bộ Quốc phòng, Trung tâm khoa học kỹ thuật công nghệ quân Đỗ Ngọc Khuê, Nguyễn Văn Đạt (2002), Các phương pháp phân tích hố lý, NXB Quân đội nhân dân Đỗ Ngọc Khuê cộng (2005), Nghiên cứu CNSH xử lý chất thải quốc phịng đặc chủng nhiễm vi sinh vật độc hại, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nhà nƣớc, mã số KC.04.10, Bộ KH-CN 8 Đỗ Ngọc Khuê (2007), Ứng dụng công nghệ phytoremediation đồng để khử độc phục hồi sinh học cho vùng đất bị nhiễm hoá chất độc hại, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ Quốc phòng Đỗ Ngọc Khuê cộng (2007), “Nghiên cứu khả khử độc cho nƣớc thải bị nhiễm thuốc nổ TNT thuỷ trúc (Cyperus alternifolius linn)”, Tạp chí khoa học công nghệ, tập 45, (03) 10 Đỗ Ngọc Khuê, Tô Văn Thiệp, Nguyễn Văn Hồng, Đỗ Bính Minh, “Nghiên cứu đặc điểm đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Nitroglyxerin từ pha lỏng số loại than hoạt tình”, Tạp chí Hóa học, Tập 45 (5/2007), tr 619-623 11 Đỗ Ngọc Khuê (Chủ biên), Phạm Sơn Dƣơng, Cấn Anh Tuấn, Tô Văn Thiệp, Đỗ Bính Minh Cơng nghệ xử lý chất thải nguy hại phát sinh từ hoạt động quân NXB QĐND, Hà Nội 1-2010 12 Đỗ Ngọc Khuê, Nguyễn Văn Đạt, Đỗ Bính Minh, Nguyễn Quang Toại (2004) Nghiên cứu sở khoa học việc ứng dụng phƣơng pháp điện phân để xử lý nƣớc thải công nghiệp thuốc phóng thuốc nổ Tuyển tập báo cáo Hội nghị KH Môi trƣờng lần I, Trung tâm KHKT-CNQS, Hà Nội, 2004, tr 177-182 13 Đỗ Ngọc Khuê, Nguyễn Văn Đạt, Đỗ Bính Minh, Nguyễn Quang Toại (2004) Nghiên cứu ảnh hƣởng chất điện cực tới trính phân hủy điện hóa số hợp chất nitro thơm ứng dụng xử lý nƣớc thải công nghiệp quốc phòng Tuyển tập báo cáo Hội nghị KH Môi trƣờng lần I, Trung tâm KHKT-CNQS, Hà Nội, 2004, tr 203-206 14 Đỗ Ngọc Khuê, Thế Gia Trang, Tơ Văn Thiệp, Đỗ Bính Minh, Nguyễn Văn Hồng, Nguyễn Văn Chất, Nguyễn Ngọc Phong: Ứng dụng phương pháp trắc quang sắc ký lỏng hiệu cao để nghiên cứu q trình phân huỷ điện hố số hợp chất có tính nổ Tạp chì Phân tìch hố, lý sinh học T.14 tr.3-7, Hà Nội (2-2009) 15 Vũ Thị Hoàng Mai (2009), Nghiên cứu khả xử lý nước thải chứa số hợp chất nitro vòng thơm phương pháp hấp phụ than hoạt tính kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh, Luận văn Thạc sĩ Môi trƣờng, Trƣờng Đại học KHTN-ĐHQGHN 16 Đỗ Bính Minh (2008), Nghiên cứu giải pháp cơng nghệ tổng hợp xử lý nguồn nước bị nhiễm số hợp chất phenol, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, Học viện KTQS 17 Đỗ Bính Minh, Đỗ Ngọc Khuê, Phạm Thanh Dũng (2012) Nghiên cứu khả phân hủy hợp chất nitrophenol độc hại nhiễm nƣớc q trính Fenton điện hóa Tuyển tập báo cáo Hội nghị KH lần thứ VII ĐHKHTN, ĐHQGHN, 10/2012 18 Đỗ Bính Minh, Vũ Quang Bách, Đỗ Ngọc Khuê, Trần Văn Chung, Tơ Văn Thiệp, Nguyễn Văn Hồng (2010), “Nghiên cứu khả sử dụng số loại thực vật thủy sinh để xử lý nƣớc thải nhiễm thuốc nổ Trinitrophenol (Axit Picric)”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN Quân sự, số đặc biệt – HNKHCNMT, 09, tr 7-13 19 Đỗ Bính Minh, Vũ Quang Bách, Đỗ Ngọc Khuê, Trần Văn Chung (2010), “Nghiên cứu đặc điểm trính phân hủy điện hóa Trinitrophenol hệ điện phân sử dụng điện cực trơ hỗn hợp oxit kim loại” Tạp chì Phân tìch Hố, lý sinh học, T.15, 4/2010, tr.198-204 (2010) 20 Trần Văn Nhân Ngô Thị Nga (2002), Giáo trình Cơng nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học kỹ thuật 21 Lƣơng Đức Phẩm (2003), Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, NXB Giáo dục, Hà Nội 22 Nguyễn Hùng Phong cộng (2004), “Thiết kế, chế tạo đƣa vào sử dụng thực tế hệ thống thiết bị tái sinh than hoạt tình dùng xử lý nƣớc thải chứa TNT số sở sản xuất quốc phịng”, Hội nghị khoa học mơi trường lần thứ nhất, tuyển tập báo cáo khoa học, Trung tâm khoa học kỹ thuật công nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng, tr 396400 23 Nguyễn Ngọc Phong cộng (2008) Chế tạo điện cực anot trơ có độ bền cao đẻ xử lý nƣớc thải công nghiệp phƣơng pháp điện hóa Đề tài cấp nhà nƣớc KC.02.04/062008, Bộ KHCN 24 Nguyễn Ngọc Phong, Phan Lƣơng Cầm, Đỗ Chì Linh (2003) Oxi hóa điện hóa phenol anot trơ oxit cho xử lý nƣớc thải Báo cáo tóm tắt Hội nghị Hóa học tồn quốc lần thứ tr.227, Hà Nội 10/2003 25 Trịnh Khắc Sáu cộng (2004), “Hiệu hấp phụ PCDD/PCDF số than hoạt tình sản xuất từ nguồn nguyên liệu nƣớc”, Hội nghị khoa học môi trường lần thứ nhất, tuyển tập báo cáo khoa học, Trung tâm khoa học kỹ thuật công nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng, tr 458-461 26 Đinh Ngọc Tấn, Đỗ Ngọc Khuê Tô Văn Thiệp (2004), “Nghiên cứu công nghệ xử lý nƣớc thải chứa TNT crôm số sở sản xuất quốc phòng”, Hội nghị khoa học môi trường lần thứ nhất, tuyển tập báo cáo khoa học, Trung tâm khoa học kỹ thuật cơng nghệ qn sự, Bộ Quốc phịng, tr 167-172 27 Trịnh Thị Thanh, Trần Yêm, Đồng Kim Loan (2003), Giáo trình cơng nghệ mơi trường, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 28 Lê Thị Thoa (2000), Nghiên cứu sử dụng ozon để phân hủy styphnic axit, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Học viện KTQS 29 Phạm Mạnh Thảo (2007), Nghiên cứu giải pháp công nghệ hóa học, sinh học để xử lý chất thải rắn bị nhiễm thuốc nổ, thuốc phóng, Báo cáo kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Học viện, Học viện KTQS, 12/2007 30 Lê Trọng Thiếp (2002), Hóa học độ bền vật liệu nổ, Giáo trính cao học, NXB Quân đội nhân dân, Hà Nội 31 Tô Văn Thiệp (2004), Nghiên cứu khả sử dụng hợp chất Hypoclorit xử lý nước thải chứa số thành phần thuốc phóng, thuốc nổ, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành công nghệ chất vô cơ, Học viện KTQS, Hà Nội 32 Tô Văn Thiệp (2011) Nghiên cứu đặc điểm trính hấp phụ than hoạt tình từ pha lỏng số dẫn xuất nitro phenol toluen thành phần vật liệu nổ Luận án Tiến sĩ hóa học, Viện KH-CNQS, 2011 33 Nguyễn Quang Toại (2005), Nghiên cứu trình phân hủy 2,4,6-trinitrotoluen, 2,4dinitrotuluen, 2,4,6-trinitrorezocxin phương pháp điện hóa ứng dụng xử lý nước thải cơng nghiệp, Luận án tiến sĩ hóa học, Trung tâm KHKT & CNQS 34 Nguyễn Quang Toại, Đỗ Ngọc Khuê, Nguyễn Văn Đạt, Đỗ Bính Minh , Lê Thị Thoa, Tơ Văn Thiệp (2001) Nghiên cứu đặc điểm trính điện phân styphnic axit phƣơng pháp sắc ký lỏng cao áp, Tạp chì phân tìch hóa, lý sinh học, Tập 6, số 2, tr 27-30 35 Nguyễn Quang Toại, Lê Thị Thoa, Đỗ Ngọc Khuê, Nguyễn Văn Đạt, Đỗ Bính Minh (2001), “Ứng dụng kỹ thuật ozơn phân để xử lý số hợp chất nitro thơm độc hại với môi trƣờng”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học lần thứ 13, tập 5, Học viện KTQS, 10/2001, tr 53-57 36 Thế Gia Trang (2008), Nghiên cứu đặc điểm trình phân hủy số hợp chất nitro thơm hệ điện phân sử dụng anốt trơ oxít kim loại q hiếm, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, Học viện KTQS 37 Trần Mạnh Trì, Trần Mạnh Trung Các q trính oxi hóa nâng cao xử lý nƣớc thải Cơ sở khoa học ứng dụng NXB KH-KT (2005) Tiếng Anh 38 Allen, S.J., Whitten, L., and Mckay, G (1998), “The production and charactezition of activated cacbons”, a review Dev Chem Eng Mineral Process (5), pp 231-261 39 Anderson, S W.; Yerraguntla, K M., (2002), “Remedial alternatives for agricultural contamination”, Proceedings - Application of Waste Remediation Technologies to Agricultural Contamination of Water Resources Conference, 1, pp 28 -45 40 Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) (1995), Toxicological Profile for Dinitrophenols, Public Health Service, U.S Department of Health and Human Services, Atlanta, GA 41 A.I.Tomylov, X.G.Mairanovxkiy, M.Ia Phioshin, V.A.Xmirnov (1968) Electrokhimiia organitrexkix xoedinhenhiy Khimiia Leningradxkoe otdelenhie 42 Arani Chandra (2007) Iron - TALM - Activators of Peroxide - A - Green Catalytic Oxidation system: Environmental, Applications, Kinetic and Mechanistie Studies Dissertations and Theses, 3-2007, Proquest 43 Arun Sethi (2006), Systematic Laboratory Experiments In Organic Chemistry, New age international publishers P781 44 ATSDR (Agency for Toxic substances ad Disease Registry), Toxicological profile for NPs Department of Healthy and Human Services, Atlanta, U.S., (1992) 45 Dinesh Mohan et al (2005), “Competitive adsorption of several organics and heavy metals on actived carbon in water”, Pradesh, In dia, pp 107-120 46 Frank Cheng, Tina Noradoun (2005), Kinetics of EDTA degradation induced by dioxygen activation in the Fe(0)/air/water (ZEA) system University of Idaho, Chemistry Department, Moscow, ID 83843-2343 47 Gallard,H., Deelat, P.,Braun,R Influence du pH sur la vitesse deoxydation d composes organiques par Fe(II)/H2O2 Mechanisme reactionels et modelisation, New J Chem, 263 48 Kochany , J and Lugowski, A Application of Fentons reagent and actived carbon for removal of nitrification inhibitor Environmental Technology, 19,4, 425-429 (1998) 49 Kremer (1999), Mechanism of the Fenton reaction Evidence for a new intermediate, Phys Chem Chem.Phys 1, 3595-3605 50 Kyung Duk Zoh, Michael K Stenstrom,(2002) Fenton oxidation of hexahydro-1,3,5trinitro-1,3,5-triazine (RDX) end octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine (HMX),Water Research, Vol.36,pp 1331-1341 51 Lemi Turker (2004) PM3 treatment of lead styphnate and its mono ionic forms Joumal of Molecular Structure (Theochem) 681, p 143-147 52 Lin, sheng H., Shyu, Ching T., Sun, Mei C (1998) Saline wastewater treatment by electrochemical method Water Res 32 (4), 1059 - 1066 53 Meijeir R.I (1993) Degradation of pecticides by Ozonation and advanced oxidation Water Supply., Vol.11, p.309 – 320 54 M Arienzo, J Chiarenzelli (2001), "Iron-mediated reactions of polychlorinated biphenyl in electrochemical peroxidation process (ECP)", Chemosphere, (44), p.1339 - 1346 55 National Research Council (1982), Drinking Water and Health, Volume 4, National Academy Press, Washington, DC 13 56 Office of Research and Development (1988), Office of Health and Environmental Assessment, Cincinnati, OH P2- 12 14 57 Oturan, Mehmet, A., Qturan, J - J Nihal, and Pinson, J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid herbicides in aqueous media using a novel electrochemical method Pesticide Sci 55 (5), 558- 562 58 Schwarzer, Hans (1998) Oxidative Abwasser Reinigung mit Wasserstoffperoxid, Wasser Abwasser, 129,H.7, 484-491 59 Sweet D V (1987), Registry of toxic effects of chemical substances, National Institute for Occupational Safety and Health, Washington DC 60 Schwarzer, Hans (1998) Oxidative Abwasser Reinigung mit Wasserstoffperoxid, Wasser Abwasser, 129,H.7, 484-491 61 Tae Young Kim, Seung Jai Kim and Sung Young Cho (2001), “Effect of pH on Adsorption of 2,4-Dinitrophenol onto an Activated Carbon”, Korean J.Chem Eng., 18(5), 755-760 62 Tetsuji Kametani and Kunio Ogasawara (1966), An Improved Synthesis of Styphnic Acid Pharmaceutical Institute, Tohoku University School of Medicine, September 1,1966, p 893 63 Vane, K.T.; Nepovim, A.; Podlipna, R.; Zeman, S.; Vagner, M (2003) Phytoremediation of Selected Explosives Institute of Organic Chemistry and Biochemistry, 3(3), 259 267 64 V.Kavitha, K.Palanivelu Degradation of nitrophenols by Fenton and photo-Fenton proceeses Journal of Photochemistry and Photobiology: Chemistry, V.170, pp 8395.(2005) 65 US Environmental Protection Agency, Nitrophenols: ambient water quality criteria, Washington, DC, 1980 66 Walling,C (1975), Fenton, Reagent Revisted Accounts of Chem.Res.8, 125-131 67 Xiaodong Huang, Liang Kong, Xin Li, Chaojun Zheng and Hanfa Zou (2003), “Molecular imprinting of nitrophenol and hydroxybenzoic acid isomers: effect of molecular structure and acidity on imprinting”, J Mol Recognit (16), pp 406–411  ... Thạc sỹ với tên gọi: ? ?Nghiên cứu khả xử lý nước thải nhiễm thuốc nổ nhóm nitrophenol số tác nhân hóa học, xúc tác kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh? ?? Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM... pháp sử dụng tác nhân Fenton phƣơng pháp lựa chọn để xử lý nƣớc bị nhiễm thuốc nổ nhóm nitrophenol kết hợp với sử dụng thực vật thủy sinh nhằm mang lại hiệu xử lý cao 3.4 KẾT QUẢ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG... PHÁP SỬ DỤNG CÁC TÁC NHÂN HÓA HỌC, XÚC TÁC VÀ THỰC VẬT THỦY SINH (THỦY TRÚC) TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHIỄM CÁC HỢP CHẤT NITROPHENOL Các kết thực nghiệm cho thấy tác nhân Fenton, điện phân sử dụng