Luận văn thạc sỹ nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng xử lý hóa chất bảo vệ thực vật trong môi trường nước bằng quá trình fenton điện hóa

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN “NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC BẰNG QÚA TRÌNH FENTON ĐIỆN HĨA” Sinh viên thực : Hồng Thị Hịa Lớp : Cơng nghệ kĩ thuật hóa học k13 Khoa : Hóa Học Thái Nguyên, tháng năm 2018 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN “NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG XỬ LÝ HĨA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC BẰNG QÚA TRÌNH FENTON ĐIỆN HĨA” Sinh viên thực : Hồng Thị Hịa Lớp : Cơng nghệ kĩ thuật hóa học k13 Khoa : Hóa Học GV hướng dẫn : ThS Lưu Tuấn Dương Xác nhận giảng viên hướng dẫn Thái Nguyên, tháng năm 2018 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ths Lưu Tuấn Dương tận tình bảo, hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình em thực đề tài Em xin gửi lời cảm ban lãnh đạo trường đại học Khoa học- Đại học Thái Nguyên, ban chủ nhiệm khoa tồn thể thầy khoa Hóa học Mặc dù cố gắng nghiên cứu không tránh khỏi sai sót khiếm khuyết, em mong thơng cảm đóng góp ý kiến q báu từ thầy cô bạn đề tài em thiện tốt Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 17 tháng năm 2018 Sinh viên thực Hồng Thị Hịa MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .1 DANH MỤC BẢNG .4 DANH MỤC HÌNH DANH MỤC VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) 1.1.1 Phân loại hóa chất bảo vệ thực vật [3, 4] 10 1.1.2 Tình hình sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật 13 1.1.2.1 Tình hình sử dụng thuốc BVTV giới 13 1.1.2.2 Tình hình sử dụng thuốc BVTV Việt Nam [3, 4] 14 1.1.2.3 Những tác động tiêu cực lương dư thuốc BVTV [3] 14 1.2 Thuốc diệt cỏ Glyphosate .16 1.2.1 Đặc điểm thuốc diệt cỏ Glyphosate 16 1.2.2 Tình hình sử dụng ảnh hưởng Glyphosate đến môi trường sức khỏe người .19 1.2.3 Các công trình nghiên cứu xử lý Glyphosate 21 1.3 Phương pháp oxy hóa tiên tiến ứng dụng 21 1.3.1 Định nghĩa 21 1.3.2 Phân loại 23 1.3.3 Đặc điểm q trình Fenton điện hóa 25 1.4 Một số nghiên cứu áp dụng fenton điện hóa để xử lí nước thải [4] .27 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 29 2.1 Hóa chất dụng cụ thí nghiệm 29 2.1.1 Hóa chất .29 2.1.2 Dụng cụ, thiết bị 29 2.2 Thực nghiệm 29 2.2.1 Hệ thiết bị thí nghiệm 29 2.2.2 Điện cực [4] 30 2.2.3 Các bước chuẩn bị .30 2.3 Các phương pháp phân tích 30 2.3.1 Phân tích TOC 30 2.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình fenton điện hóa .31 2.4.1 Ảnh hưởng pH 31 2.4.2 Ảnh hưởng nồng độ chất FeSO4 31 2.4.3 Ảnh hưởng nồng độ glyphosate 31 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 Ảnh hưởng pH đến khả xử lý dung dịch glyphosate 32 3.2 Ảnh hưởng nồng độ Fe2+ 34 3.3 Ảnh hưởng nồng độ glyphosate ban đầu .35 KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Phân loại thuốc BVTV theo công dụng Bảng 1.2: Phân loại nhóm độc theo tổ chức y tế giới( LD50 mg/kg chuột) 11 Bảng 1.3 Phân nhóm hóa chất BVTV theo thời gian phân hủy 12 Bảng 1.4 Khả oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa 22 Bảng 1.5 Các quá trình oxi hóa tiên tiến không nhờ tác nhân ánh sáng 22 Bảng 1.6 Các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng 23 Bảng 3.1 Kết ảnh hưởng pH đến khả xử lý dung dịch glyphosate .31 Bảng 3.2 Ảnh hưởng nồng độ Fe2+ đến khả xử lý glyphosate 33 Bảng 3.3 Ảnh hưởng cường độ dịng điện đến q trình fenton điện hóa 34 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc bao bì đóng gói Glyphosate .16 Hình 1.2 Các quá trình chính tạo gốc ●OH AOP 21 Hình 1.3 Sơ đồ chế tạo gốc ●OH quá trình Fenton điện hóa 25 Hình 2.1 Hệ thiết bị phản ứng Fenton điện hóa 28 Hình 3.1 Ảnh hưởng pH đến giá trị TOC dung dịch glyphosate trình Fenton điện hóa 31 Hình 3.2 Ảnh hưởng nồng độ chất xúc tác Fe2+ đến giá trị TOC trình xử lý dung dịch Glyphosate trình Fenton điện hóa 33 Hình 3.3 Ảnh hưởng nồng độ glyphosate ban đầu đến hiệu khống hóa q trình Fenton điện hóa ([Fe2+] = 0,1mM; I = 0,5A, V = 0,2 L, pH=3) 35 DANH MỤC VIẾT TẮT HCBVTV Hóa chất bảo vệ thực vật POPS Persistant Organic Pollutants QCVN Quy chuẩn Việt Nam AOP Advande Oxidation Processes TOC Total organic carbon PTPU Phương trình phản ứng MỞ ĐẦU Việt Nam nước sản xuất nơng nghiệp, khí hậu nóng ẩm thuận lợi cho phát triển trồng thuận lợi cho phát sinh, phát triển sâu bệnh, cỏ dại gây hại cho mùa màng Do việc sử thuốc bảo vệ thực vật để phòng ngừa sâu hại, dịch bệnh bảo vệ thành mùa màng, giữ vững an ninh lương thực quốc gia biện pháp quan trọng chủ yếu Ngồi mặt tích cực tiêu diệt sinh vật gây hại cho mùa màng, thuốc BVTV gây nhiều hậu nghiêm trọng: phá vỡ cân sinh thái, gây ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm môi trường sống ảnh hưởng đến sức khỏe người sinh vật khác Đáng ý hóa chất BVTV chủ yếu chất hữu độc hại bền vững (Persistant Organic Pollutants POPS) Đây hợp chất tương đối bền vững, khó bị phân hủy sinh học, lan truyền tồn lưu thời gian dài mơi trường Các chất cịn có khả tích lũy thể sinh vật gây nhiễm độc cấp tính, mãn tính cho người Khi xâm nhập vào thể, hóa chất gây nhiều tổn thương cho quan thần kinh, hệ thống tim mạch, gây ung thư, đột biến gen,… Vì vậy, việc xử lí lượng dư hóa chất BVTV xử lí điểm bị nhiễm vơ cấp thiết.Các phương pháp phổ biến để xử lý nước ô nhiễm loại là: hấp phụ, phản ứng Fenton, ozon, peroxon, xúc tác quang hóa phương pháp màng lọc Trong phương pháp hấp phụ lọc màng không xử lý triệt để chất nhiễm, phương pháp khác có hiệu suất xử lý cao không ổn định chi phí hóa chất, chi phí xử lý cao Fenton điện hóa phương pháp oxy hóa tiên tiến có tiềm việc xử lý nước ô nhiễm hóa chất BVTV khả phân hủy, bẻ gãy mạch cacbon chất hữu phức tạp thành hợp chất hữu đơn giản dễ bị phân hủy sinh học, tiêu tốn hóa chất, sử dụng vật liệu điện cực rẻ tiền, xử lý nước ô nhiễm với nồng độ ban đầu lớn Do đó, đề tài lựa chọn nghiên cứu phương án sử dụng q trình Fenton điện hố để xử lý nước nhiễm hóa chất BVTV, cụ thể Glyphosate, thuốc diệt cỏ sử dụng phổ biến có mặt hầu hết nguồn nước bị ô nhiễm nước ta Việc lựa chọn công nghệ hứa hẹn mang đến giải pháp xử lý hiệu kinh tế điểm có nguồn nước bị nhiễm hóa chất BVTV trầm trọng xung quanh sở sản xuất hay kho chứa hóa chất BVTV Trên sở ưu điểm nhược điểm phương pháp lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến khả xử lý hóa chất bảo vệ thực vật môi trường nước trình Fenton điện hóa” 1.Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến khả xử lý Glyphosate môi trường nước Nội Dung nghiên cứu - Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng pH đến khả xử lí Glyphosate q trình Fenton điện hóa - Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng nồng độ chất xúc tác Fe 2+ đến khả xử lý Glyphosate q trình Fenton điện hóa - Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng nồng độ Glyphosate đến khả khống hóa q trình Fenton điện hóa