Một số yếu tố ảnh hƣởng đến động học của phản ứng phân hủy diazinon bằng quang xúc tác ZnO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HOÁ HỌC ==== LÊ QUỲNH ANH MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HỦY DIAZINON BẰNG QUANG XÚC TÁC ZnO KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hoá lý Ngƣời hƣớng dẫn khoa học TS ĐĂNG THỊ THU HUYỀN HÀ NỘI, 2017 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Đăng Thị Thu Huyền – Giảng viên khoa Hóa học, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội tận tình hƣớng dẫn chuyên môn, phƣơng pháp nghiên cứu tạo điều kiện giúp đỡ em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2, Ban Chủ nhiệm khoa thầy khoa Hóa học tạo điều kiện, quan tâm giúp đỡ em q trình học tập thực khóa luận tốt nghiệp Cuối cùng, em xin dành tình cảm đặc biệt tới gia đình, ngƣời thân, bạn bè em – ngƣời tin tƣởng, động viên tiếp sức cho em suốt trình học tập làm khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 25 tháng 04 năm 2017 Sinh viên Lê Quỳnh Anh i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp “Một số yếu tố ảnh hƣởng đến động học phản ứng phân hủy diazinon quang xúc tác ZnO” kết nghiên cứu riêng dƣới hƣớng dẫn TS Đăng Thị Thu Huyền Các kết nghiên cứu khóa luận trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình Hà Nội, ngày 25 tháng 04 năm 2017 Sinh viên Lê Quỳnh Anh ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH v KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT vi MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan thuốc trừ sâu diazinon 1.2 Tổng quan vật liệu ZnO nano 1.2.1 Tính chất chung số ứng dụng ZnO 1.2.2 Tính chất điện quang vật liệu ZnO 1.3 Động học phản ứng dị thể 1.3.1 Các trình vật lý 1.3.2 Các q trình hóa học 1.3.3 Các q trình điện hóa CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Dụng cụ hóa chất 2.1.1 Dụng cụ 2.1.2 Hóa chất 2.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu 2.2.1 Phƣơng pháp sắc ký khí - khối phổ 2.2.2 Phƣơng pháp xử lý số liệu 13 2.2.3 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác ZnO nano 15 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 17 3.1 Ảnh hƣởng lƣợng xúc tác ZnO nano 17 3.2 Khả phân hủy diazinon theo thời gian 19 3.3 Ảnh hƣởng pH dung dịch 21 3.4 Ảnh hƣởng nồng độ diazinon 22 KẾT LUẬN 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Ảnh hƣởng nồng độ xúc tác đến hiệu suất chuyển hóa diazinon, thời gian 200 phút 18 Bảng 3.2 Diễn biến phân hủy diazinon theo thời gian 20 Bảng 3.3 Ảnh hƣởng pH đến hiệu suất chuyển hóa diazinon, thời gian 90 phút 22 Bảng 3.4 Ảnh hƣởng nồng độ diazinon đến hiệu suất phân hủy diazinon, thời gian 180 phút 23 iv DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Khuếch tán qua lớp Nernst Hình 3.1 Sự phụ thuộc hiệu suất phân hủy diazinon vào lƣợng xúc tác ZnO nano 18 Hình 3.2 Hiệu suất phân hủy diazinon ZnO nano theo thời gian 20 Hình 3.3 Sự phụ thuộc lnC0/C vào thời gian 21 Hình 3.4 Sự phụ thuộc hiệu suất phân hủy diazinon vào pH 22 Hình 3.5 Sự phụ thuộc hiệu suất phân hủy diazinon vào nồng độ diazinon 24 v KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT Chữ viết tắt BVTV C0 (ppb) Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh Thuốc bảo vệ thực vật Nồng độ diazinon thời điểm bắt đầu phân hủy (t = 0) C (ppb) Nồng độ diazinon thời điểm t DMS GC GC-MS Bán dẫn từ pha loãng Dilute magnetic semiconductor Sắc ký khí Gas chromatography Hệ thống sắc ký – khối Gas chromatography mass phổ spectometry H% Hiệu suất phân hủy LOD Giới hạn phát Limit of detection Khối phổ Mass spectrometry Đầu dò khối phổ Mass spectrum detector MS MSD NN & PTNT Nông nghiệp phát triển nông thôn SIM Chế độ quét ion chọn lọc Selectedion ion monitoring Thời gian lƣu Retention time TIC Chế độ quét toàn ion Total ion chromatogram TTS Thuốc trừ sâu UV Tia tử ngoại tR Ultraviolet vi MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Việt Nam nƣớc nơng nghiệp, sản xuất lúa nƣớc chủ yếu Các hóa chất bảo vệ thực vật, đặc biệt thuốc trừ sâu đƣợc sử dụng rộng rãi Việt Nam để tiêu diệt sâu bọ, trùng gây bệnh, bảo vệ mùa màng Từ đến nay, nhu cầu sử dụng thuốc trừ sâu không ngừng tăng quy mô, số lƣợng chủng loại Một số thuốc trừ sâu độc hại với môi trƣờng bị cấm sử dụng Đã có 100 loại thuốc đƣợc đăng ký sử dụng nƣớc ta Ngồi mặt tích cực thuốc trừ sâu tiêu diệt sinh vật gây hại trồng, bảo vệ sản xuất, thuốc trừ sâu gây nhiều hậu nghiêm trọng nhƣ phá vỡ quần thể sinh vật đồng ruộng, tiêu diệt sâu bọ có ích, tiêu diệt tơm cá, xua đuổi chim chóc… Phần tồn dƣ thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu sản phẩm nông nghiệp, rơi xuống nƣớc bề mặt, ngấm vào đất, di chuyển vào nƣớc ngầm, phát tán theo gió gây nhiễm mơi trƣờng gây ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời động vật thủy sinh Hầu hết thuốc trừ sâu hợp chất hữu bền vững, khó bị phân hủy mơi trƣờng theo thời gian Một số chất tồn dƣ lâu mơi trƣờng, chí di chuyển từ vùng đến vùng khác, xa với nguồn xuất phát ban đầu không bị biến đổi Diazinon loại thuốc trừ sâu thuộc nhóm phospho hữu đƣợc sử dụng nƣớc ta Đây chất độc ngƣời trùng thơng qua tác động vào enzim dây thần kinh Sự tồn dƣ mơi trƣờng vấn đề cần đƣợc quan tâm giải Các phƣơng pháp xử lý vi sinh thƣờng khơng hiệu hóa chất thuộc nhóm phospho hữu Trong năm gần đây, việc sử dụng vật liệu bán dẫn làm xúc tác quang đƣợc quan tâm nghiên cứu để xử lý ô nhiễm môi trƣờng hợp chất hữu nói chung thuốc trừ sâu nói riêng Một số chất bán dẫn dạng nano đƣợc nghiên cứu sử dụng làm chất xúc tác quang nhƣ nhƣ TiO2, ZnO, CdS, Fe2O3… Cấu trúc nano vật liệu bán dẫn có khả tạo gốc có tính oxy hóa mạnh thu hút quan tâm lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng Vật liệu ZnO nano đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm đặc tính vật lý mà vật liệu khối khơng có đƣợc, có đặc tính quang xúc tác Theo số kết nghiên cứu ban đầu cho thấy, so với chất xúc tác quang khác, ZnO nano thể ƣu điểm vƣợt trội giá thành thấp, hiệu xúc tác quang cao, bền hóa học thân thiện với môi trƣờng ZnO chất bán dẫn thuộc loại AIIBVI, có vùng cấm rộng nhiệt độ phòng cỡ 3,2 eV, chuyển rời điện tử thẳng, exiton tự có lƣợng liên kết cỡ 60 meV Ở Việt Nam, nghiên cứu xử lý thuốc trừ sâu tồn dƣ mơi trƣờng hạn chế chƣa có nghiên cứu ảnh hƣởng đến động học phản ứng phân hủy diazinon sử dụng ZnO nano làm chất quang xúc tác điều kiện ánh sảng trông thấy Xuất phát từ thực tế sở khoa học trên, em chọn đề tài: “Một số yếu tố ảnh hưởng đến động học phản ứng phân hủy diazinon quang xúc tác ZnO” Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Khảo sát độc lập số yếu tố ảnh hƣởng đến động học phân hủy diazinon quang xúc tác ZnO dƣới ánh sáng trơng thấy,nhằm tìm điều kiện tối ƣu cho phản ứng phân hủy thuốc trừ sâu phốt hữu diazinon với xúc tác ZnO nano Nội dung nghiên cứu Khảo sát hoạt tính xúc tác quang phân hủy diazonin ZnO dƣới ánh sáng trông thấy, khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu xử lý, tìm điều kiện tối ƣu cho hiệu xử lý tốt CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan thuốc trừ sâu diazinon Tên thƣờng gọi: Diazinon Tên danh pháp hóa học (IUPAC): O,O-Diethyl O-[4-methyl-6-(propan2-yl)pyrimidin-2-yl] phosphorothioate Tên khác: Diethoxy-[(2-isopropyl-6-methyl-4-pyrimidinyl)oxy]Thioxophos -phorane; Phosphorothioic acid O,O-diethyl O-[6-methyl-2-(1methylethyl)-4-pyri-midinyl] ester; Thiophosphoric acid 2-isopropyl-4methyl-6-pyrimidyl diethyl ester; Diethyl 2-isopropyl-4-methyl-6-pyrimidyl thionophosphate; Dimpylate; Alfatox; Basudin, AG 500, Dazzel… Công thức phân tử: C12H21N2O3PS Khối lƣợng phân tử: 304,35 g/mol Nhiệt độ sôi: 1100C Độ tan nƣớc: 40 mg/L 250C, 60 mg/L 300C đến 400C Tính chất, đặc điểm đặc trƣng: Diazinon tinh khiết chất lỏng dạng dầu không màu, không mùi Các loại diazinon kỹ thuật thƣờng có màu từ nâu nhạt đến nâu thẫm Tan hoàn toàn axeton, benzen, etanol, toluen, xylen Độc tính: Diazinon có độ độc thấp với động vật máu nóng LD50 qua đƣờng miệng ngƣời 214 mg/kg, với chuột 66 mg/kg LD50 qua đƣờng miệng chim 1,1 mg/kg Diazinon thuốc trừ sâu đƣợc sử dụng rộng rãi để kiểm sốt gián, cá bạc, kiến, bọ chét tòa nhà dân cƣ, sử dụng lúa, ăn quả, ngơ, mía, thuốc lá, khoai tây nhà máy làm vƣờn 2.2.3 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác ZnO nano Cách tiến hành: Cân xác lƣợng xác định bột ZnO nano, đem phân tán 100 ml dung dịch diazinon có nồng độ xác định, khuấy để bóng tối 30 phút để đạt đƣợc cân hấp phụ phân tán đồng hạt xúc tác Các dung dịch huyền phù đƣợc chiếu sáng trực tiếp đèn compact 36W điều kiện khuấy liên tục suốt q trình phản ứng bóng đèn đƣợc để cách dung dịch phản ứng khoảng 15 cm Phản ứng đƣợc tiến hành khoảng thời gian xác định Khi khảo sát theo thời gian, sau khoảng thời gian phân hủy xác định (0, 30, 60, 120, 180 240 phút), hút lƣợng dung dịch xác định, tách bỏ bột xúc tác đem phân tích GC-MS để xác định lƣợng diazinon lại mẫu, từ biết đƣợc lƣợng diazinon phân hủy theo thời gian Hiệu suất q trình quang xúc tác đƣợc tính theo công thức: H% = Co  C 100% Co H%: Hiệu suất trình quang xúc tác; C0 C nồng độ diazinon dung dịch trƣớc sau tiến hành phân hủy quang xúc tác 2.2.3.1 Khả phân hủy diazinon theohàm lượng ZnO nano Trong thí nghiệm này, sử dụng cố định nồng độ dung dịch TTS diazinon 1000 µg/L, pH trung tính, thể tích dung dịch 100 mL thay đổi khối lƣợng vật liệu quang xúc tác ZnO nano với giá trị: 0,02 g; 0,04 g; 0,06 g 0,08 g Thời gian phản ứng phân hủy 200 phút Hút cốc 1,0 mL dung dịch, cho muối + 1,0 mL n-hexan, lắc phút máy lắc Vortex Để lắng hút lớp đem phân tích 15 2.2.3.2 Khả phân hủy diazinon theo thời gian Trong thí nghiệm này, chuẩn bị mẫu có nồng độ chất xúc tác ZnO nano 4,0 g/L (0,04g/100 mL dung dịch), nồng độ diazinon 1000 µg/L, pH dung dịch (mơi trƣờng trung tính) Tiến hành khảo sát diễn biến với mẫu: - Mẫu Z1: Có ánh sáng, có vật liệu quang xúc tác - Mẫu Z2: Có ánh sáng, khơng vật liệu quang xúc tác - Mẫu Z3: Có vật liệu quang xúc tác, bóng tối (khơng ánh sáng) Tiến hành khuấy liên tục suốt thời gian phản ứng phân hủy Chiếu đèn cho mẫu 2, mẫu để bóng tối Cứ sau khoảng thời gian phản ứng phân hủy 0, 30, 60, 120, 180 240 phút, hút mẫu 1,0 mL dung dịch, cho muối + 1,0 mL n-hexan, lắc phút máy lắc Vortex Để lắng hút lớp đem phân tích GC-MS 2.2.3.3 Khả phân hủy diazinon theo pH mơi trường Trong thí nghiệm này, chúng tơi sử dụng cố định nồng độ dung dịch TTS diazinon 1000 µg/L, thể tích dung dịch 100 mL, lƣợng vật liệu xúc tác ZnO nano 0,04g thay đổi pH dung dịch 5, 7, 10 Thời gian phản ứng phân hủy 90 phút (Việc lựa chọn khối lƣợng ZnO nano thời gian phản ứng thí nghiệm dựa vào kết thực nghiệm khảo sát ảnh hƣởng nồng độ chất xúc tác trên) Sau thời gian phản ứng, hút mẫu 1,0 mL dung dịch, thêm vào muối 1,0 mL n-hexan, lắc phút máy lắc Vortex Để lắng hút lớp đem phân tích 2.2.3.4 Khả phân hủy diazinon theo nồng độ diazinon Trong thí nghiệm này, sử dụng cố định nồng độ chất xúc tác quang 40 g/L (0,04 g/100 mL dung dịch), thể tích dung dịch diazinon 100 mL, pH dung dịch 7, thay đổi nồng độ dung dịch diazinon 500, 1000, 2000 5000 µg/L Thời gian phản ứng phân hủy 180 phút 16 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hƣởng lƣợng xúc tác ZnO nano Trong thí nghiệm này, thực mẫu phân hủyvới nồng độ dung dịch TTS diazinon đƣợc chọn cố định 1000 µg/L, pH = 7, thể tích dung dịch 100 mL với khối lƣợng vật liệu quang xúc tác ZnO nano lần lƣợt 0,02 g; 0,04 g; 0,06 g 0,08 g (tƣơng ứng với nồng độ xúc tác 0,2 g/L, 0,4 g/L 0,6 g/L 0,8 g/L) Thời gian phản ứng phân hủy 200 phút Kết thực nghiệm cho thấy: Với nồng độ vật liệu xúc tác ZnO nano 0,2 g/L nồng độ TTS sau 200 phút từ 1000 ppb xuống 228,04 ppb, hiệu suất đạt 77,2 %; Với nồng độ vật liệu xúc tác ZnO nano 0,4 g/L nồng độ TTS sau 200 phút từ 1000 ppb xuống 44,6 ppb, hiệu suất đạt 95,7 %; Với nồng độ vật liệu xúc tác ZnO nano 0,6 g/L nồng độ TTS sau 200 phút từ 1000 ppb xuống 67,62 ppb, hiệu suất đạt 94,8 %; Với nồng độ vật liệu xúc tác ZnO nano 0,8 g/L nồng độ TTS sau 200 phút từ 1000 ppb xuống 64,8 ppb, hiệu suất đạt 93,5 % (bảng 3.1 hình 3.1) Ta thấy rằng, nồng độ vật liệu xúc tác tăng từ 0,2 g/L đến 0,8 g/L hiệu suất phân hủy diazinon sau 200 phút tăng từ 77,2 % lên 95,7 % sau giảm xuống 94,8 % tiếp tục giảm chút xuống 93,5 % Điều cho thấy nồng độ xúc tác tăng hiệu suất phân hủy tăng nhanh, nhƣng đến giá trị định đạt cực đại (ở nồng độ xúc tác 0,4 g/L) sau lại giảm từ từ 17 Bảng 3.1 Ảnh hƣởng nồng độ xúc tác đến hiệu suất chuyển hóa diazinon, thời gian 200 phút Ký hiệu mẫu M1 M2 M3 M4 Nồng độ xúc tác quang (g/L) 0,2 0,4 0,6 0,8 C0 (ppb) 1000 1000 1000 1000 C (ppb) 228,04 43,2 57,62 64,9 77,2 95,7 94,2 93,5 H% Hình 3.1 Sự phụ thuộc hiệu suất phân hủy diazinon vào lượng xúc tácZnO nano 18 3.2 Khả phân hủy diazinon theo thời gian Trong thí nghiệm này, thực mẫu phân hủy với nồng độ TTS diazinon đƣợc chọn cố định ban đầu C0 = 1232,65 µg/L, thể tích mẫu 100 mL, pH = 7; Mẫu Z1 có nồng độ vật liệu quang xúc tác ZnO nano 0,4 g/L đƣợc chiếu sáng đèn compact 36W; Mẫu Z2 khơng có vật liệu quang xúc tác, đƣợc chiếu sáng đèn compact 36W; Mẫu Z3 có nồng độ vật liệu quang xúc tác ZnO nano 0,4 g/L nhƣng không đƣợc chiếu sáng mà để bóng tối Thời gian phân hủy 30, 60, 120, 180 240 phút Kết thực nghiệm cho thấy, sau phân hủy, mẫu khơng có chất xúc tác (Z2) đạt hiệu suất phân hủy 8,7 %, mẫu không đƣợc chiếu sáng (Z3) có hiệu suất phân hủy 8,3 %, mẫu có xúc tác đƣợc chiếu sáng (Z1) đạt hiệu suất phân hủy 43,3 % Sau phân hủy, mẫu khơng có chất xúc tác (Z2) đạt hiệu suất phân hủy 11,0 %, mẫu không đƣợc chiếu sáng (Z3) có hiệu suất phân hủy 15,9 %, mẫu có xúc tác đƣợc chiếu sáng (Z1) đạt hiệu suất phân hủy 86,5 % Sau phân hủy, mẫu khơng có chất xúc tác (Z2) đạt hiệu suất phân hủy 12,8 %, mẫu không đƣợc chiếu sáng (Z3) có hiệu suất phân hủy 19,7 %, mẫu có xúc tác đƣợc chiếu sáng (Z1) đạt hiệu suất phân hủy 92,0 % Sau phân hủy, mẫu khơng có chất xúc tác (Z2) đạt hiệu suất phân hủy 13,6 %, mẫu không đƣợc chiếu sáng (Z3) đạt hiệu suất phân hủy 20,7 %, mẫu có xúc tác đƣợc chiếu sáng (Z1) đạt hiệu suất phân hủy 99 % (bảng 3.2 hình 3.2) Nhƣ xúc tác quang ZnO nano cho phép phân hủy diazinon đạt 99 % sau Khi khơng có vật liệu xúc tác ZnO nano đạt hiệu suất ≤ 13,6 % 19 Bảng 3.2 Diễn biến phân hủy diazinon theo thời gian Thời Mẫu gian 30 60 120 180 240 (phút) Z1 (có VL/ có AS) Z2 C0 (ppb) C (ppb) 950 699,52 165,95 98,4 12,39 H% 22,9 43,3 86,5 92,0 99 C0 (ppb) (khơng VL/ có C (ppb) AS) H% Z3 C0 (ppb) (có VL/ khơng C (ppb) AS) 1232,6 H% 1232,6 1158,99 1125 1096,57 1075 1064,59 6,0 8,7 11,0 12,8 13,6 989,7 977,24 19,7 20,7 1232,65 1178,39 1130,13 1036,33 4,40 8,4 15,9 Hình 3.2 Hiệu suất phân hủy diazinon ZnO nano theo thời gian 20 Sự phụ thuộc lnCo/C vào thời gian đƣợc giới thiệu hình 3.3 Hình 3.3 Sự phụ thuộc lnC0/C vào thời gian Ta thấy, ba mẫu có lnC0/C phụ thuộc tuyến tính vào thời gian, cụ thể: Mẫu có xúc tác đƣợc chiếu sáng (Z1) có số tốc độ k = 0,0199 hệ số tƣơng quan R ≈ 0,9805 Mẫu khơng có chất xúc tác (Z2) mẫu khơng đƣợc chiếu sáng (Z3) có số tốc độ k= 0,0009 hệ số tƣơng quan R ≈ 0,9620 Nhƣ vậy,quá trình phân hủy diazinon tuân theo quy luật động học phản ứng dị thể bậc 3.3 Ảnh hƣởng pH dung dịch Trong thí nghiệm này, thực mẫu phân hủy với nồng độ dung dịch TTS diazinon đƣợc chọn cố định 1000 µg/L, thể tích mẫu 100 mL, nồng độ vật liệu quang xúc tác ZnO nano 0,4 g/L pH lần lƣợt 5, 7, 10 Thời gian phản ứng phân hủy 90 phút 21 Bảng 3.3 Ảnh hƣởng pH đến hiệu suất chuyển hóa diazinon, thời gian 90 phút Ký hiệu mẫu H1 H2 H3 H4 10 C0 (ppb) 1000 1000 1000 1000 C (ppb) 542 449 541 632 H% 45,8 55,1 45,9 36,8 pH Hình 3.4 Sự phụ thuộc hiệu suất phân hủy diazinon vào pH Kết thực nghiệm cho thấy: Với pH = nồng độ TTS sau 90 phút từ 1000 ppb xuống 542 ppb, hiệu suất đạt 45,8 %; Với pH = nồng độ TTS sau 90 phút từ 1000 ppb xuống 449 ppb, hiệu suất đạt 55,1 %; Với pH = nồng độ TTS sau 90 phút từ 1000 ppb xuống 541 ppb, hiệu suất đạt 45,9 %; 22 Với pH = 10 nồng độ TTS sau 90 phút từ 1000 ppb xuống 632 ppb, hiệu suất đạt 36,8 % (bảng 3.3 hình 3.4) Nhƣ vậy, với pH = hiệu suất phân hủy TTS diazinon vật liệu quang xúc tác ZnO nano đạt đƣợc kết tốt Đề tài sử dụng giá trị pH = cho khảo sát sau 3.4 Ảnh hƣởng nồng độ diazinon Trong thí nghiệm này, chuẩn bị mẫu có nồng độ diazinon ban đầu là: 500 ppb, 1000 ppb, 2000 ppb 5000 ppb, giữ cố định pH=7; thể tích dung dịch diazinon 100 mL; khối lƣợng vật liệu xúc tác ZnO nano 0,04 g Kết thực nghiệm cho thấy, sau phân hủy, mẫu có nồng độ diazinon 500 ppb (MZ1) đạt hiệu suất phân hủy 87,6 %, mẫu có nồng độ diazinon 1000 ppb (MZ2) đạt hiệu suất phân hủy 92,1 %, mẫu có nồng độ diazinon 2000 ppb (MZ3) đạt hiệu suất phân hủy 85,5 % mẫu có nồng độ diazinon 5000 ppb (MZ4) đạt hiệu suất phân hủy 63,6 % (bảng 3.4 hình 3.5) Bảng 3.4 Ảnh hƣởng nồng độ diazinon đến hiệu suất phân hủy diazinon, thời gian 180 phút Mẫu MZ1 MZ2 MZ3 MZ4 C0 (ppb) 500 1000 2000 5000 C (ppb) 62 79 290 1820 87,6 92,1 85,5 63,6 H% Kết cho thấy rằng: Khi nồng độ diazinon tăng từ 500 ppb lên 1000 ppb hiệu suất phân hủy diazinon tăng từ 87,6 % lên 92,1 % Khi nồng độ diazinon tăng từ 1000 ppb lên 2000 ppb hiệu suất phân hủy lại giảm từ 92,1 % xuống 85,5 %; Khi nồng độ diazinon tăng lên 5000 ppb hiệu suất phân hủy đạt 63,6% 23 Hình 3.5 Sự phụ thuộc hiệu suất phân hủy diazinon vào nồng độ diazinon Hiện tƣợng lý giải nhƣ sau: Khi nồng độ diazinon nhỏ, ta tăng nồng độ diazinon lên làm tăng số lƣợng tiếp xúc diazinon với tâm quang xúc tác, hiệu suất phân hủy diazinon tăng Khi tăng nồng độ diazinon lớn khoảng 1000 ppb hiệu suất lại giảm Khi nồng độ diazinon tăng lên phân tử diazinon hấp phụ bề mặt ZnO nano tăng lên, nhƣng số lƣợng gốc OH· O2·ˉ đƣợc tạo bề mặt ZnO nano thời gian chiếu xạ không đổi Bởi vậy, số lƣợng gốc OH · O2·ˉ phản ứng so với số phân tử diazinon, kết hiệu suất phân hủy quang xúc tác giảm Thêm vào đó, nồng độ diazinon tăng lên, ánh sáng bị diazinon hấp thụ tăng lên làm cho cƣờng độ ánh sáng tƣơng tác với vật liệu quang xúc tác giảm làm hiệu suất phân hủy quang giảm Nhƣ nồng độ diazinon tối ƣu cho trình phân hủy xúc tác quang ZnO nano vào khoảng 1000 ppb 24 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu đề tài: “Một số yếu tố ảnh hƣởng đến động học phản ứng phân hủy diazinon quang xúc tác ZnO” thu đƣợc kết sau: Đã khảo sát đƣợc điều kiện tốis ƣu cho phản ứng phân hủy thuốc trừ sâu phospho hữu diazinon với xúc tác ZnO nano dƣới ánh sáng trông thấy đèn compact 36 W: - pH dung dịch - Nồng độ chất xúc tác ZnO nano 0,4 g/L - Nồng độ diazinon vào khoảng mg/L (1.000 µg/L) - Thời gian phân hủy (đạt 99%) Khảo sát phụ thuộc lnC0/C vào thời gian cho thấy trình phân hủy diazinon tuân theo quy luật động học phản ứng dị thể bậc 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Mạnh Chinh (Chủ biên) (2012), Cẩm nang thuốc bảo vệ thực vật, NXB Nông nghiệp, ISBN: 8935217210930, 746 trang [2] Trần Thị Kim Cúc (2012), Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy thuốc trừ sâu Diazinon tác nhân (fenton UV) Fe2+/H2O2/UV, khóa luận tốt nghiệp, khoa hóa Trƣờng ĐH sƣ phạm Đà Nẵng [3] Bùi Vĩnh Diên, Vũ Đức Vọng nnk (2004), Dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật đất nước, Tạp chí y học thực hành, tập XIV, số (67), phụ bản, tr 97 [4] PGS.TS Phạm Kim Đĩnh, PGS.TS Lê Xuân Khuông(2006), Nhiệt động học động học ứng dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật [5] Nguyễn Thị Hƣơng (2012), Chế tạo nghiên cứu tính chất quang vật liệu ZnO nano, luận văn thạc sĩ, chuyên ngành vật lí chất rắn, Trƣờng ĐHKHTN Hà Nội [6] Nguyễn Tuấn Khanh (2010), Đánh giá ảnh hưởng sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật đến sức khỏe người chuyên canh chè Thái Nguyên hiệu biện pháp can thiệp, Luận án tiến sỹ y học, Trƣờng ĐH Thái Nguyên [7] Đào Văn Lập (2011), Nghiên cứu tổng hợp oxit ZnO có kích thước nanomet phương pháp đốt cháy, luận văn thạc sỹ hóa học, Trƣờng Đại học Vinh [8] Trần Đức Nghĩa (2007), Hóa học nano cơng nghệ vật liệu nguồn, NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ, Hà Nội [9] Hồng Nhâm (2000), Hố học vơ cơ, Tập ba, NXB Giáo dục 26 [10].Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga (2001), Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải, NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội [11].Lê Kim Long, Hồng Nhuận dịch (2001), Tính chất vật lý, hóa học chất vơ cơ, R.A.Lidin, V.A Molosco, L.L Andreeva, NXBKH&KT Hà Nội [12].Phạm Thị Phong (2012), “Phân loại thuốc trừ sâu”, http://baovethucvatcongdong.info/en/node/16710 [13].Vũ Kim Thanh (2012), Nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy vật liệu tổ hợp quang xúc tác biến tính từ TiO2 thuốc trừ sâu, Luận văn Thạc sỹ ngành hóa môi trƣờng, Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG Hà Nội [14].Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2006), Các trình oxi hóa nâng cao xử lý nước nước thải, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [15].Nguyễn Đình Triệu (2001), Các phương pháp phân tích vật lý hoá lý, T.1, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [16].Viện Nƣớc tƣới tiêu Môi trƣờng (Bộ NN&PTNT) (2011),Báo cáo thực trạng ô nhiễm thuốc trừ sâu môi trường, Hà Nội [17].Nguyễn Văn Ri (2006), Chuyên đề phương pháp tách chất, NXB ĐHQGHN [18].Bùi Xuân Vững (2009), Phương pháp phân tích sắc kí Tiếng Anh [19].Brijesh Pare, S.B Jonnalagadda, Hintendra Tomar, Pardeep Singh, V.W Bhagwat (2008), “ZnO assisted photocatalytic degradation of acridine orange in aqueos solusion using visible irradiation”, Desalination, 232, pp 80-90 27 [20].Cecie Starr (2005), “Biology: Concepts and Applications”, Thomson Brooks/ Cole, ISBN 0-534-46226-X [21].E Evgenidou, K Fytianos, I Poulios (2005), “Semiconductor-sensitized photo-degradation of dichlorvos in water using TiO2 anh ZnO as catalysts”, Applied Catalysis B: Environmental, 59, pp 81-89 [22].EPA Method 8270D (2007), Semivolatile organic compounds by gas chromato-graphy/ mass spectrometry [23].Jose Fenoll, Pilar Flores, Pilar Hellin, Carmen Maria Martinez, Simon Navarro (2012), “Photodegradation of eight miscellaneous pesticides in drinking water after treatment with semiconductor materials under sunlight at pilot plan scale”, Chemical Engineering Jounal, 204-206, pp 54-64 [24].Margarita Stoytcheva (2011), Pesticides in the Modern World - Trends in Pesticides Analysis, Publisher InTech, ISBN 978-953-307-437-5, 514 pages [25].M Kazemi, A M Tahmasbi, R Valizadeh, A A Naserian and A Soni (2012), “Organophosphate pesticides: A general review”, Agricultural Science Research Journals, 2(9), pp 512- 522 [26].M Rezaei A Habibi- Yangjeh (2013), “Simple and large scale refluxing method for preparation of Ce-doped ZnO nanostructures as highly efficient photocatalyst”, Applied Surface Science, 265, pp 591-596 [27].Rohini Kitture, Soumya J Koppikar, Ruchika Kaul-Ghanerkar, S.N Kale (2011), “Catalyst efficiency, photostability and reusability study of ZnO nanoparticles in visible light for dye degradation”, Journal of Physics and Chemistry of Solid, 72, pp 60-66 28 [28].R Velmurugan, M Swaminathan (2011), “An efficient nanostructured ZnO for dye sensitized degradation of Reactive Red 120 dye under solar light”, Solar Energy Materials $ Solar Cells, 95, pp 942-950 [29].S Navarro, J Fenoll, N Vela, E Ruiz, G Navarro (2009), “Photocatalytic degradation of eight pesticides in leaching water by use of ZnO under natural sunlight”, Journal of Hazardous Materials, 172, pp 1303-13310 [30].V A Coleman and C Jagadish (2006), “Basic Properties and Applications of ZnO”, Zinc Oxide Bulk, Nanostructures, Chapter 1, Elsevier Limited 29 Thin Films and ... ảnh hưởng đến động học phản ứng phân hủy diazinon quang xúc tác ZnO Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Khảo sát độc lập số yếu tố ảnh hƣởng đến động học phân hủy diazinon quang xúc tác ZnO dƣới ánh... ảnh hƣởng đến động học phản ứng phân hủy diazinon sử dụng ZnO nano làm chất quang xúc tác điều kiện ánh sảng trông thấy Xuất phát từ thực tế sở khoa học trên, em chọn đề tài: Một số yếu tố ảnh. .. Quỳnh Anh i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp Một số yếu tố ảnh hƣởng đến động học phản ứng phân hủy diazinon quang xúc tác ZnO kết nghiên cứu riêng dƣới hƣớng dẫn TS Đăng Thị