Nghiên cứu hạn chế quá trình lan truyền của hóa chất bảo vệ thực vật từ đất mặt ra môi trường nước sử dụng vật liệu hấp phụ xúc tác trên cơ sở zno

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN DUY ĐOÀN NGHIÊN CỨU HẠN CHẾ Q TRÌNH LAN TRUYỀN HĨA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT TỪ ĐẤT MẶT RA MÔI TRƯỜNG NƯỚC SỬ DỤNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ - XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ ZnO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN DUY ĐOÀN NGHIÊN CỨU HẠN CHẾ Q TRÌNH LAN TRUYỀN HĨA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT TỪ ĐẤT MẶT RA MÔI TRƯỜNG NƯỚC SỬ DỤNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ - XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ ZnO Chun ngành Mã số : Hóa Mơi Trường : 60440120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN MINH PHƯƠNG Hà Nội, Năm 2017 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Minh Phƣơng giao đề tài tận tình giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu khoa học Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo phịng thí nghiệm Hóa Mơi Trƣờng, thầy, giáo khoa Hóa Học – Trƣờng Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – ĐHQGHN dạy bảo giúp đỡ em suốt thời gian học tập làm nghiên cứu khoa học Em xin bầy tỏ lòng biết ơn đến anh chị bạn phòng thí nghiệm Hóa Mơi Trƣờng tạo điều kiện thuận lợi cho em thời gian vừa qua để em hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Hà Nội, ngày 29 tháng 12 năm 2017 Học viên Trần Duy Đoàn MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hóa chất bảo vệ thực vật 1.1.1 Khái niệm phân loại 1.1.2 Ơ nhiễm mơi trƣờng hóa chất BVTV 10 1.1.2.1 Tình hình sử dụng thuốc BVTV Việt Nam giới 10 1.1.2.2 Hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng 13 1.1.3 Q trình vận chuyển tồn lƣu hóa chất BVTV 15 1.1.4 Độc tính thuốc BVTV 16 1.1.5 Tổng quan Diazinon 18 1.1.6 Các giải pháp giảm thiểu trình lan truyền hóa chất BVTV từ mơi trƣờng đất nƣớc 21 1.2 Tổng quan vật liệu nano ZnO 23 1.2.1 Đặc trƣng cấu trúc, tính chất ZnO 23 1.2.2 Hoạt tính xúc tác ZnO 25 1.3 Vật liệu nano composit ZnO/Bentonit 27 1.3.1 Khoáng sét tự nhiên Bentonit 27 1.3.2 Mục đích sủ dụng vật liệu nano composit ZnO/Bentonit 30 1.3.3 Tổng hợp vật liệu nano ZnO/Bentonit phƣơng pháp sol - gel 31 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 33 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu nội dung nghiên cứu 33 2.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu 33 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 33 2.2 Hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu 33 2.2.1 Hóa chất 33 2.2.2 Dụng cụ thiết bị 33 2.3 Phƣơng pháp tổng hợp vật liệu 34 2.3.1 Tổng hợp vật liệu N-ZnO 34 2.3.2 Biến tính Bentonit-Fe 34 2.3.3 Tổng hợp vật liệu N-ZnO/Bent-Fe 34 2.4 Một số phƣơng pháp xác định đặc trƣng cấu trúc tính chất vật liệu 35 2.4.1 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (X - Rays Diffraction - XRD) 35 2.4.2 Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope - SEM) 37 2.5 Khảo sát hoạt tính xúc tác 38 2.5.1 Xác định dung lƣợng hấp phụ Diazinon vật liệu 38 2.5.2 Thí nghiệm khảo sát hoạt tính xúc tác vật liệu Diazinon 38 2.5.3 Khảo sát khả hạn chế trình lan truyền Diazinon từ đất nƣớc 38 2.6 Phƣơng pháp xác định Diazinon 41 2.7 Phƣơng pháp xây dựng đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ 42 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 3.1 Đặc trƣng cấu trúc vật liệu N-ZnO/Bent-Fe 47 3.1.1 Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 47 3.1.2 Đặc trƣng hình thái bề mặt vật liệu kính hiển vi điện tử quét (SEM) 48 3.2 Khảo sát sơ khả hấp phụ - xúc tác phân huỷ Diazinon vật liệu 49 3.2.1 Dung lƣợng hấp phụ Diazinon vật liệu 49 3.2.2 Khảo sát hoạt tính xúc tác với Diazinon 51 3.3 Nghiên cứu khả hạn chế lan truyền hóa chất bảo vệ thực vật từ môi trƣờng đất môi trƣờng nƣớc vật liệu 52 3.3.1 Khảo sát khả hấp phụ Diazinon đất trộn với N-ZnO/Bent-Fe 52 3.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng vật liệu tẩm đất tới q trình rửa trơi Diazinon đất 54 3.3.3 Ảnh hƣởng lƣợng mƣa tới q trình rửa trơi Diazinon đất 55 3.4 Nghiên cứu khả thúc tốc độ phân hủy Diazinon môi trƣờng đất mặt 57 3.4.1 Ảnh hƣởng hàm lƣợng vật liệu tới khả phân huỷ 57 3.4.2 Ảnh hƣởng điều kiện chiếu sáng tới khả phân huỷ 58 KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các điểm chôn lấp thuốc BVTV huyện Anh Sơn………… …………… 14 Bảng 1.2 Thời gian bán hủy hóa chất BVTV đất……… ……………… 16 Bảng 1.3 Một số tính chất vật lý, hóa học Diazinon …………………………… 19 Bảng 1.4 Một vài thông số ZnO …………………………………………………24 Bảng 2.1 Sự phụ thuộc diện tích peak vào nồng độ dung dịch Diazinon ….41 Bảng 3.1 Kết khảo sát thời gian cân hấp phụ vật liệu …………… 49 Bảng 3.2 Kết khảo sát dung lƣợng hấp phụ vật liệu ……………………… 50 Bảng 3.3 Kết khảo sát hoạt tính N-ZnO/Bent-Fe ………………………… 51 Bảng 3.4 Kết khảo sát độ hấp phụ đất tẩm xúc tác 52 Bảng 3.5 Kết phân tích dịch rỉ từ đất với mƣa vừa 54 Bảng 3.6 Kết phân tích nƣớc rỉ từ đất 2% vật liệu với lƣợng mƣa khác 55 Bảng 3.7 Kết phân tích nƣớc rỉ từ đất 0% vật liệu với lƣợng mƣa khác 56 Bảng 3.8 Ảnh hƣởng hàm lƣợng vật liệu tới khả phân huỷ Diazinon đất mặt 57 Bảng 3.9 Kết khảo sát điều kiện chiếu sáng 58 DANH MỤC HÌNH Hình1.1: Sử dụng hóa chất BVTV giới năm 2004 11 Hình 1.2: Tình hình sử dụng hóa thuốc BVTV giới .11 Hình 1.3 Tình hình nhập thuốc bảo vệ thực vật Việt Nam giai đoạn 2005 – 2012 13 Hình 1.4 Sự lan truyền hóa chất BVTV 15 Hình 1.5 Cơng thức cấu tạo Diazinon 18 Hình 1.6 Cấu trúc tinh thể ZnO ba dạng (a) Rocksalt, (b) Zinc blend (c) Wurtzite Hình cầu màu xám màu đen biểu thị cho nguyên tử Zn O 23 Hình 1.7 Cơ chế trình xúc tác quang vật liệu bán dẫn 26 Hình 1.8 Cấu trúc montmorillonit (a) Đơn vị tinh thể Montmorillonit; (b) Cấu trúc 2:1 Montmorillonit 29 Hình 1.9 Sơ đồ tổng hợp ZnO phƣơng pháp sol – gel 31 Hình 1.10 Quá trình sol-gel xử lý để tạo dạng vật liệu khác 32 Hình 2.1 Nhiễu xạ tia X theo mơ hình Bragg 36 Hình 2.2 Phễu buchner 39 Hình 2.3 Lƣợng mƣa hàng tháng Hà Nội năm 2015 40 Hình 2.4 Đƣờng chuẩn xác định nồng độ Diazinon 42 Hình 2.5 Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 45 Hình 2.6 Sự phụ thuộc Ct/q vào Ct 45 Hình 2.7 Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich 46 Hình 2.8 Sự phụ thuộc logq vào logCcb 46 Hình 3.1 Giản đồ XRD Bentonit 47 Hình 3.2 Giản đồ XRD ZnO/Bent 48 Hình 3.3 Ảnh SEM mẫu vật liệu ZnO/Bent-Fe 49 Hình 3.4 Đồ thị đƣờng cân hấp phụ 50 Hình 3.5 Phƣơng trình đẳng nhiệt Langmuir …………………… 51 Hình 3.6 Hoạt tính quang xúc tác vật liệu .51 Hình 3.7 Phƣơng trình Freudlich với đất 0% 53 Hình 3.8 Phƣơng trình Freudlich với đất 1% 53 Hình 3.9 Phƣơng trình Freudlich với đất 2% 53 Hình 3.10 Hàm lƣợng Diazinon dịch rỉ từ đất mƣa vừa 55 Hình 3.11 Biểu đồ ảnh hƣởng lƣợng mƣa tới rửa trôi Diazinon từ đất nƣớc 56 Hình 3.12 Biểu đồ hiệu suất khả phân hủy Diazinon đất 57 Hình 3.13 Biểu đồ khảo sát điều kiện chiếu sáng .58 MỞ ĐẦU Việt Nam quốc gia phát triển lên từ nông nghiệp Trong suốt chiều dài phát triển dân tộc, nơng nghiệp ln ngành có đóng góp tích cực phát triển kinh tế - xã hội đất nƣớc Hố chất BVTV đóng vai trị quan trọng phát triển nông nghiệp nƣớc ta, hóa chất BVTV đƣợc sử dụng việc phịng trừ dịch hại bảo vệ trồng, phòng chống sốt rét, Trong năm thập kỷ 60 - 90 hiểu biết hóa chất BVTV cịn hạn chế, coi trọng mặt tích cực phịng diệt dịch hại xem nhẹ cơng tác mơi trƣờng, cơng tác quản lý cịn lỏng lẻo nên để lại nhiều kho, kho, địa điểm lƣu giữ hóa chất BVTV Do lâu ngày khơng đƣợc ý đề phịng bao bì đựng hố chất BVTV bị vỡ hóa chất BVTV ngấm vào kho, ngấm vào đất điều kiện mƣa, lụt làm phát tán mơi trƣờng loại hóa chất BVTV gây nhiễm mơi trƣờng Bên cạnh đó, số loại hóa chất BVTV bị cấm sử dụng vào đầu năm 90, số nơi chôn loại hóa chất xuống đất gây nhiễm đất, ảnh hƣởng đến nguồn nƣớc môi trƣờng xung quanh Trong năm gần đây, vật liệu quang xúc tác đƣợc quan tâm nghiên cứu nhờ khả phân huỷ triệt để hợp chất độc hại, bền vững với môi trƣờng Trên giới, nhiều nghiên cứu cho thấy hiệu cao xúc tác quang hóa q trình phân hủy hố chất bảo vệ thực vật môi trƣờng nƣớc Một số chất bán dẫn dạng nano đƣợc nghiên cứu sử dụng làm chất xúc tác quang nhƣ nhƣ TiO2, ZnO, CdS, Fe2O3,… Vật liệu bán dẫn cấu trúc nano có khả tạo gốc tự có tính oxy hóa mạnh 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 ZnO chất bán dẫn thuộc loại AIIBVI, có vùng cấm rộng nhiệt độ phòng cỡ 3,2 eV, 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, dễ điều chế thân thiện với môi trƣờng Mặc dù vậy, số lƣợng nghiên cứu xử lý hoá chất bảo vệ thực vật giảm thiểu q trình rửa trơi chất từ đất nhiễm cịn hạn chế Việc bổ sung trực tiếp vật liệu xúc tác vào mơi trƣờng đất có khả gây xáo trộn cấu trúc đất Vì vậy, việc chế tạo vật liệu dạng nano composit xúc tác/sét tự nhiên (một thành phần đất) hƣớng tiềm để tạo vật liệu vừa có hoạt tính xúc tác-hấp phụ cao, vừa thân thiện với mơi trƣờng Bentonit khống sét sẵn có rẻ tiền Việt Nam, có khả hấp phụ tốt hợp chất hữu có kích thƣớc lớn, cồng kềnh Việc sử dụng Bentonit làm pha cho vật liệu nano ZnO tận dụng đƣợc khả lƣu giữ tốt tác nhân ô nhiễm nhƣ tâm hoạt động xúc tác, từ giúp nâng cao hiệu xúc tác Thêm vào đó, Bentonit loại khống sét tự nhiên, có sẵn đất, trộn vật liệu vào đất giảm đƣợc xáo trộn cấu trúc đất Chính vậy, đề tài này, nghiên cứu tổng hợp khảo sát khả hấp phụ hoạt tính xúc tác vật liệu nano ZnO/Bentonit để hạn chế trình lan truyền Diazinon từ mơi trƣờng đất mặt môi trƣờng nƣớc Ct/q 2.5 y = 0.0841x + 0.2746 R² = 0.9987 1.5 0.5 0 10 15 20 25 Ct (ppm) Hình 3.5 Phương trình đẳng nhiệt Langmuir Kết cho thấy trình hấp phụ diazinon vật liệu N-ZnO/Bent-Fe đƣợc mô tả phù hợp mơ hình đẳng nhiệt Langmuir (R2 = 0,9987) Từ đồ thị đƣờng thẳng trên, ta xác định đƣợc dung lƣợng hấp phụ cực đại vật liệu (qmax = 11,89 mg/g) 3.2.2 Khảo sát hoạt tính xúc tác với Diazinon Kết khảo sát hoạt tính vật liệu N-ZnO/Bent-Fe đƣợc đƣa bảng 3.3 Bảng 3.3 Kết khảo sát hoạt % 100 tính N-ZnO/Bent-Fe 80 Kết 60 t (h) H (%) 40 (ppb) 20 3126,95 1749,75 44 1432,15 54,2 1147,9 63,3 0 100 200 300 400 Phút Hình 3.6 Hoạt tính quang xúc tác vật liệu 51 921,05 70,5 765,35 75,5 647,4 79,3 Dựa vào bảng kết 3.3 hình 3.5 ta thấy, vật liệu N-ZnO/Bent-Fe cho hiệu suất xử lý Diazinon tốt, lên đến 79,3% sau chiếu sáng điều kiện ánh sáng khả kiến (sử dụng đèn compact 30W) 3.3 Nghiên cứu khả hạn chế lan truyền hóa chất bảo vệ thực vật từ môi trƣờng đất môi trƣờng nƣớc vật liệu 3.3.1 Khảo sát khả hấp phụ Diazinon đất trộn với N-ZnO/Bent-Fe Quá trình hấp phụ Diazinon mẫu đất ứng với tỉ lệ N-ZnO/Bent-Fe trộn vào 0, 2% đƣợc mô tả mơ hình Langmuir Freundlich PT Langmuir: Ct/q = (1/qmax).Ct + 1/(K.qmax) PT Freundlich: q = K.C1/n Kết khảo sát khả hấp phụ đất tẩm N-ZnO/Bent-Fe với hàm lƣợng 0%, 1% 2% xúc tác đất đƣợc thể bảng 3.4 Bảng 3.4 Kết khảo sát độ hấp phụ đất tẩm xúc tác 0% C0 Ct ppm lnCt 1% q mg/kg lnq Ct ppm lnCt 2% q mg/kg lnq Ct ppm lnCt q mg/kg lnq 2,5 2,21 0,79 1,45 0,37 0,56 -0,58 9,7 2,27 0,49 -0,71 10,05 2,31 4,47 1,50 2,65 0,97 1,14 0,13 19,3 2,96 0,97 -0,03 20,15 3,00 10 8,51 2,14 7,45 2,00 3,84 1,34 30,8 3,43 3,39 1,22 33,05 3,50 25 22,39 3,11 13,05 2,57 11,56 2,45 67,2 4,21 9,91 2,29 75,45 4,32 Dựa vào bảng kết trên, ta xây dựng đƣợc đồ thị phƣơng trình Freudlich nhƣ hình dƣới 52 lnq y = 0.9891x - 0.3837 R² = 0.9641 2.5 1.5 0.5 0 0.5 1.5 2.5 3.5 lnCt Hình 3.7 Phương trình Freundlich với đất 0% 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 lnq -1 -0.5 y = 0.6014x + 2.714 R² = 0.9767 0.5 1.5 2.5 lnCt Hình 3.8 Phương trình Freundlich với đất 1% lnq y = 0.6277x + 2.8483 R² = 0.9751 -1 -0.5 0.5 1.5 2.5 lnCt Hình 3.9 Phương trình Freundlich với đất 2% 53 Từ kết đồ thị ta tính tốn đƣợc số K, n nhƣ sau: Đất 0% Đất 1% Đất 2% K 0,68 15,09 17,25 n 1,01 1,66 1,59 R2 0,9641 0,9767 0,9751 Dựa vào hệ số hồi quy R2 ta thấy mơ hình Freundlich phù hợp để khảo sát hấp phụ Diazinon đất trộn N-ZnO/Fe-Bent Mơ hình đẳng nhiệt Freundlich phƣơng trình thực nghiệm mô tả hấp phụ bề mặt dị thể, phân bố nhiệt hấp phụ khơng đồng Mơ hình Freundlich khơng xác định bão hoà bề mặt chất hấp phụ chất bị hấp phụ Thay vào đó, mơ hình coi bề mặt hấp phụ vô hạn, hấp phụ đa lớp Trong đó, K số hấp phụ Freundlich, đặc trƣng cho dung lƣợng hấp phụ thƣớc đo diện tích bề mặt chất hấp phụ Cịn 1/n hệ số có giá trị khoảng từ 0,1 - 1, đặc trƣng cho cƣờng độ hấp phụ Kết cho thấy số K, n tăng lên đất đƣợc tẩm thêm xúc tác 3.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng vật liệu tẩm đất tới q trình rửa trơi Diazinon đất Bảng 3.5 Hình 3.10 thể kết phân tích tính tốn hàm lƣợng Diazinon dịch rỉ từ đất qua ngày sau ngày khảo sát với lƣợng mƣa vừa Bảng 3.5 Kết phân tích dịch rỉ từ đất với mưa vừa Đất tẩm xúc tác Lƣợng Ngày nƣớc rỉ 0% 1% 2% (ml) ppb µg ppb µg ppb µg 17 235,6 230,1 3,91 154,9 2,63 45 154,3 6,94 150,7 6,78 130,2 5,86 72.5 134,8 9,77 127,3 9,23 109,4 7,93 54 100 120,5 12,05 114,7 11,47 91,5 9,15 128 111,6 14,28 86,9 11,12 74,7 9,56 µg 16 14 12 10 0% 1% 2% 0 Ngày Hình 3.10 Hàm lượng Diazinon dịch rỉ từ đất mưa vừa Kết cho thấy có mặt vật liệu đất làm giảm lƣợng diazinon rửa trôi dịch chiết Lƣợng Diazinon rửa trôi pha nƣớc giảm rõ rệt tỉ lệ vật liệu/ đất tăng lên Kết vật liệu có tiềm việc hạn chế Diazinon từ đất nƣớc 3.3.3 Ảnh hƣởng lƣợng mƣa tới q trình rửa trơi Diazinon đất Ta khảo sát đất chứa 2% vật liệu với lƣợng mƣa khác cho kết sau: Bảng 3.6 Kết phân tích nước rỉ từ đất 2% vật liệu với lượng mưa khác Ngày Mƣa nhỏ (15,7ml/ ngày) Mƣa vừa (31,4ml/ ngày) Mƣa to (62,8ml/ ngày) Lƣợng Lƣợng Lƣợng nƣớc rỉ ppb µg (ml) 2,5 nƣớc rỉ ppb µg (ml) 179,6 0,45 17 ppb µg 130,5 6,39 (ml) 154,9 55 nƣớc rỉ 2,63 49 15 119,8 1,78 45 130,2 5,86 106 102,7 10,88 27,5 118,1 3,25 72,5 109,4 7,93 165 82,6 13,63 40 99,6 3,98 100 91,5 9,15 222 72,5 16,1 52 83,7 4,35 128 74,7 9,56 280 68,2 19,1 Bảng 3.7 Kết phân tích nước rỉ từ đất 0% vật liệu với lượng mưa khác Ngày Mƣa nhỏ (15,7ml/ ngày) Mƣa vừa (31,4ml/ ngày) Mƣa to (62,8ml/ ngày) Lƣợng Lƣợng Lƣợng nƣớc rỉ ppb µg (ml) nƣớc rỉ ppb µg (ml) nƣớc rỉ ppb µg 7,43 (ml) 2,5 200,3 0,5 17 235,6 49 151,7 15 150,2 2,25 45 154,3 6,94 106 136,7 14,49 27,5 125,1 3,44 72.5 134,8 9,78 165 125,4 20,69 40 116,7 4,67 100 120,5 12,05 222 130,5 28,97 52 105,9 5,5 128 111,6 14,28 280 120,9 33,85 µg 40 35 30 25 Đất 2% 20 Đất 0% 15 10 Mưa nhỏ Mưa vừa Mưa to Hình 3.11 Biểu đồ ảnh hưởng lượng mưa tới rửa trôi Diazinon từ đất nước Dựa vào kết Bảng 3.6 Bảng 3.7 cho thấy lƣợng mƣa tăng lên lƣợng Diazinon bị rửa giải từ đất nƣớc tăng lên đáng kể Tuy nhiên so với đất 56 vật liệu có mặt vật liệu đất, lƣợng Diazinon đất rửa giải nƣớc tăng lên rõ rệt lƣợng mƣa vừa mƣa to 3.4 Nghiên cứu khả thúc tốc độ phân hủy Diazinon môi trƣờng đất mặt Trƣớc thí nghiệm khảo sát, lƣợng Diazinon đất đƣợc phân tích, tính tốn cho kết 6369 mg/kg 3.4.1 Ảnh hƣởng hàm lƣợng vật liệu tới khả phân huỷ Kết khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng vật liệu đất tới khả phân hủy Diazinon với lƣợng mƣa vừa (tƣới 31,4ml/ ngày), điều kiện chiếu sáng đèn compact 30W ngày đƣợc thể Bảng 3.8 Bảng 3.8 Ảnh hưởng hàm lượng vật liệu tới khả phân huỷ Diazinon đất mặt Hàm lƣợng Kết phân tích Hàm lƣợng Diazinon xt/đất (ppb) đất (µg/kg) 0% 575,3 753 9,6 1% 329,7 3297 48,2 2% 256,4 2564 59,7 H% % 70 60 50 40 30 20 10 Đất 0% Đất 1% Đất 2% Hình 3.12 Biểu đồ hiệu suất khả phân hủy Diazinon đất 57 Trong điều kiện chiếu sáng, lƣợng mƣa đất có hàm lƣợng vật liệu tăng lên từ 0-2% có khả phân hủy Diazinon tăng lên, hàm lƣợng 2% vật liệu/ đất cho hiệu suất phân hủy Diazinon 59,7% 3.4.2 Ảnh hƣởng điều kiện chiếu sáng tới khả phân huỷ Để khảo sát ảnh hƣởng điều kiện chiếu sáng, ta khảo sát đất 2%, với lƣợng mƣa vừa (tƣới 31,4ml/ ngày) ngày chiếu sáng với đèn compact 30W để ánh sáng tự nhiên ngồi trời (có ngày trời nắng, cƣờng độ ánh sáng lớn ngày trời âm u, cƣờng độ ánh sáng nhỏ) Bảng 3.9 Kết khảo sát điều kiện chiếu sáng Đèn compact 30W Tỉ lệ vật liệu/ đất Hàm lƣợng Diazinon đất (µg/kg) H% % Ánh sáng tự nhiên 0% 2% 0% 2% 5753 2564 5596 1549 9,6 59,7 12,1 75,6 80 70 60 50 Đất 0% 40 Đất 2% 30 20 10 Đèn compact Ánh sáng tự nhiên Hình 3.13 Biểu đồ khảo sát điều kiện chiếu sáng Điều kiện ánh sáng tự nhiên cho kết tốc độ phân hủy Diazinon đất tốt so với chiếu sáng đèn compact 58 KẾT LUẬN Đã tổng hợp đƣợc vật liệu nano composit N-ZnO/Bent-Fe phƣơng pháp sol – gel Vật liệu thu đƣợc có đặc trƣng sau: Thành phần pha chủ yếu wurtzit, bề mặt vật liệu tƣơng đối đồng nhất, kích thƣớc tinh thể N-ZnO/Fe-Bentonit (theo ZnO) 50,64 nm Khả hấp phụ - xúc tác phân huỷ diazinon vật liệu pha dung dịch đƣợc khảo sát Vật liệu có dung lƣợng hấp phụ cực đại qmax = 11,89 mg/g Sau chiếu sáng điều kiện khả kiến với đèn compact 30W, vật liệu có khả phân huỷ 79,3% Diazinon Khả hấp phụ Diazinon mẫu đất trộn với N-ZnO/Bent-Fe theo tỉ lệ khác cho thấy trình hấp phụ Diazinon đất đƣợc mô tả phù hợp phƣơng trình đẳng nhiệt Freundlich Hằng số hấp phụ K, đặc trƣng cho dung lƣợng hấp phụ thƣớc đo diện tích bề mặt chất hấp phụ tăng lên đáng kể có mặt vật liệu đất, từ 0,68 – 15,09 – 17,25, tƣơng ứng với tỷ lệ vật liệu/đất 0%, 1% 2% Lƣợng mƣa có ảnh hƣởng lớn tới lƣợng diazinon rửa trôi từ đất môi trƣờng nƣớc Với đất 2%, lƣợng Diazinon bị rửa trôi từ đất nƣớc mƣa nỏ, mƣa vừa, mƣa lớn lần lƣợt 4,35; 9,56 19,1 µg sau ngày khảo sát Hàm lƣợng vật liệu ảnh hƣởng đáng kể tới khả phân huỷ Diazinon đất Khi tăng tỉ lệ vật liệu trộn vào hiệu suất phân huỷ tăng lên đáng kể Hiệu suất phân huỷ tƣơng ứng với tỉ lệ 0%, 1%, % 9,6%, 48,2% 59,7% Thí nghiệm đƣợc tiến hành điều kiện ánh sáng tự nhiên, kết 75,6% Diazinon bị phân hủy ngày 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Hồng Nhâm (1994), Hóa học vô (tập 1, 2, 3), NXB Giáo dục, Hà Nội Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2006), Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tổng cục môi trƣờng (2015, Hiện trạng nhiễm mơi trường hóa chất bảo vệ thực vật tồn lưu thuộc nhóm chất hữu khó phân hủy Việt Nam, Hà Nội Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2005), Các q trình oxi hóa nâng cao xử lý nước nước thải - Cơ sở khoa học ứng dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh Agnieszka Kołodziejczak-Radzimska and Teofil Jesionowski (2014), “Zinc Oxide - From Synthesis to Application: A Review”, Materials, 7, pp 2833 2881 Atul B Lavand, Yuvraj S Malghe (2015), “Synthesis, characterization and visible light photocatalytic activity of nitrogen-doped zinc oxide nanospheres”, Journal of Asian Ceramic Societies, 169, pp C Barbarian (2006),"Photocatalytic degradation of organic contaminants in water by ZnO nanoparticles: Revisited", Applied Catalysis A: General, 304, pp 55 - 61 E Morillo , J Villaverde (2017), “Advanced technologies for the remediation of pesticide-contaminated soils”, Science of the Total Environment, STOTEN21957, pp 22 Is Fatimah, Shaobin Wang, Dessy Wulandari (2011), " ZnO/montmorillonite for photocatalytic and photochemical degradation of methylene blue", Applied Clay Science, 53, pp 553 - 560 60 10 Jesús M Marín-Benito, María J Sánchez-Martín, José M Ordax, Khalid Draoui, Hanane Azejjel, M Sonia Rodríguez-Cruz (2018), “Organic sorbents as barriers to decrease the mobility of herbicides in soils Modelling of the leaching process”, Geoderma, 313, pp 205-216 11 José Fenoll , Pilar Flores, Pilar Hellín, Joaqn Hernandez, Simón Navarro (2014), “Minimization of methabenzthiazuron residues in leaching water using amended soils and photocatalytic treatment with TiO2 and ZnO “, Journal of Environmental Sciences, 26, pp 757-764 12 Jose L Marco-Brown, C Martín Barbosa-Lema, Rosa M Torres Sánchez, Roberto C Mercader , María dos Santos Afonso (2012), “Adsorption of picloram herbicide on iron oxide pillared montmorillonite”, Applied Clay Science, 58, pp 25-33 13 Kathleen E Hall, Chittaranjan Ray, Seo Jin Ki, Kurt A Spokas , William C Koskinen (2015), “Pesticide sorption and leaching potential on three Hawaiian soils”, Journal of Environmental Management, 159, pp 227-234 14 Kian Mun Lee, Chin Wei Lai, Koh Sing Ngai, Joon Ching Juan (2015), “ Recent Developments of Zinc Oxide Based Photocatalyst in Water Treatment Technology: A Review”, Water Research, 88, pp 428 – 448 15 T Undabeytia, M.C Galán-Jiménez, E Gómez-Pantoja, J Vázquez, B Casal, F Bergaya, E Morillo (2013), “Fe-pillared clay mineral-based formulations of imazaquin for reduced leaching in soil”, Applied Clay Science, 80–81, pp 382– 389 16 Ponyadira Kabwadza-Corner, Naoto Matsue, Erni Johan, Teruo Henmi (2014), “Mechanism of Diazinon Adsorption on Iron Modified Montmorillonite”, American Journal of Analytical Chemistry, 5, pp 70-76 61 PHỤ LỤC Phụ lục Giới hạn tối đa cho phép dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật đất (Đơn vị tính: mg/kg đất khơ) TT Tên hoạt chất (công Tên thƣơng phẩm thông dụng Giới hạn Mục đích chức hóa học) tối đa cho sử dụng phép 0,10 Trừ cỏ Saturn 50 EC, Saturn H 0,10 Trừ cỏ Cypermethrin Antiborer 10 EC, Celcide 10 0,10 Bảo quản (C22H19Cl2NO3) EC Atrazine (C8H14ClN5) Atra 500 SC, Atranex 80 WP, Co-co 50 50 WP, Fezprim 500 FW, Gesaprim 80 WP/BHN, 500 FW/DD, Maizine 80 WP, Mizin 50 WP, 80 WP, Sanazine 500 SC Benthiocarb (C16H16ClNOS) Cartap (C7H15N3O2S2) Alfatap 95 SP, Cardan 95 SP, lâm sản 0,05 Trừ sâu 0,10 Trừ cỏ 0,05 Trừ sâu 0,05 Trừ sâu Mapan 95 SP, 10 G, Padan 50 SP, 95 SP, 4G, 10 G, Vicarp 95 BHN, H … Dalapon (C3H4Cl2O2) Dipoxim 80 BHN, Vilapon 80 BTN Diazinon Agrozinon 60 EC, Azinon 50 (C12H21N2O3PS) EC, Cazinon 10 H; 40ND; 50ND; Diazan 10 H; 40EC: 50ND; 60 EC … Dimethoate Dimethoate 62 (C5H12NO3SP2) Fenobucarb Anba 50 EC, Bassan 50 EC, (C12H17NO2) Dibacide 50 EC, Forcin 50 0,05 Trừ sâu 0,10 Trừ cỏ 0,05 Trừ sâu 0,05 Diệt nấm 0,10 Trừ cỏ EC, Pasha 50 EC … 10 Fenoxaprop - ethyl Whip'S 7.5 EW, 6.9 EC; Web (C16H12ClNO5) 7.5 SC Fenvalerate Cantocidin 20 EC, Encofenva (C25H22ClNO3) 20 EC, Fantasy 20 EC, Pyvalerate 20 EC, Sumicidin 10 EC, 20 EC 11 Isoprothiolane Đạo ôn linh 40 EC, Caso one (C12H18O4S2) 40 EC, Fuan 40 EC, Fuji One 40 EC, 40 WP, Fuzin 40 EC … 12 Metolachlor (C15H22ClNO2) Dual 720 EC/ND, Dual Gold ® 960 ND 13 MPCA (C9H9ClO3) Agroxone 80 WP 0,10 Trừ cỏ 14 Pretilachlor Acofit 300 EC, Sofit 300 0,10 Trừ cỏ (C17H26ClNO2) EC/ND, Bigson-fit 300EC … Simazine (C7H12ClN5) Gesatop 80 WP/BHM, 500 0,10 Trừ cỏ 0,05 Trừ sâu 0,10 Trừ cỏ 15 FW/DD, Sipazine 80 WP, Visimaz 80 BTN … 16 17 Trichlorfon (C4- Địch Bách Trùng 90 SP, H8Cl3O4P) Sunchlorfon 90 SP 2,4-D(C8H6Cl2O3) A.K 720 DD, Amine 720 DD, Anco 720 DD, Cantosin 80 63 WP, Desormone 60 EC, 70 EC, Co Broad 80 WP, Sanaphen 600 SL, 720 SL … 18 Aldrin (C12H8Cl6) Aldrex, Aldrite 0,01 cấm sử dụng 19 20 21 Captan Captane 75 WP, Merpan 75 (C9H8Cl3NO2S) WP … Captafol Difolatal 80 WP, Flocid 80 (C10H9Cl4NO2S) WP … Chlordimeform Chlordimeform 0,01 dụng 0,01 Chlordane (C10H6Cl8) 0,01 DDT (C14H9Cl5) Chlorotox, Octachlor, 0,01 Neocid, Pentachlorin, Dieldrin (C12H8Cl6O) Dieldrex, Dieldrite, Octalox cấm sử dụng 0,01 Chlorophenothane… 24 cấm sử dụng Pentichlor 23 cấm sử dụng (C10H13ClN2) 22 cấm sử cấm sử dụng 0,01 cấm sử dụng 25 Endosulfan Cyclodan 35EC, Endosol (C9H6Cl6O3S) 35EC, Tigiodan 35ND, 0,01 cấm sử dụng Thasodant 35EC, Thiodol 35ND… 26 Endrin (C12H8Cl6O) Hexadrin… 0,01 cấm sử dụng 27 Heptachlor (C10H5Cl7) Drimex, Heptamul, Heptox… 0,01 cấm sử dụng 28 Hexachlorobenzene Anticaric, HCB… 64 0,01 cấm sử dụng (C6Cl6) 29 Isobenzen (C9H4OC18) Isobenzen 0,01 cấm sử dụng 30 Isodrin (C12H8Cl6) Isodrin 0,01 cấm sử dụng 31 Lindane (C6H6Cl6) Lindane 0,01 cấm sử dụng 32 Methamidophos Monitor (Methamidophos) 0,01 dụng (C2H8NO2PS) 33 Monocrotophos Monocrotophos 0,01 Methyl Parathion Methyl Parathion 0,01 cấm sử dụng (C8H10NO5PS) 35 cấm sử dụng (C7H14NO5P) 34 cấm sử Sodium Copas NAP 90 G, PMD4 90 Pentachlorophenate bột, PBB 100 bột 0,01 cấm sử dụng monohydrate C5Cl5ONa.H2O 36 37 Parathion Ethyl Alkexon, Orthophos, (C7H14NO5P) Thiopphos … Pentachlorophenol CMM7 dầu lỏng 0,01 dụng 0,01 Phosphamidon Dimecron 50 SCW/DD… 0,01 cấm sử dụng (C10H19ClNO5P) 39 cấm sử dụng (C6HCl5IO) 38 cấm sử Polychlorocamphene Toxaphene, Camphechlor, C10H10Cl8 Strobane … 0,01 cấm sử dụng (Theo QCVN 15:2008/BTNMT) Phụ lục Thơng số, điều kiện phân tích máy GC Shimazu 65 ... NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN DUY ĐOÀN NGHIÊN CỨU HẠN CHẾ Q TRÌNH LAN TRUYỀN HĨA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT TỪ ĐẤT MẶT RA MÔI TRƯỜNG NƯỚC SỬ DỤNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ - XÚC TÁC TRÊN... Chất hấp phụ: chất có bề mặt xảy hấp phụ - Chất bị hấp phụ: chất đƣợc tích lũy bề mặt Quá trình ngƣợc với trình hấp phụ gọi q trình giải hấp Đó trình chất hấp phụ khỏi lớp bề mặt +) Hấp phụ vật. .. - Nghiên cứu khả hạn chế rửa trơi hố chất bảo vệ thực vật từ môi trƣờng đất môi trƣờng nƣớc vật liệu - Nghiên cứu khả thúc đẩy tốc độ chuyển hoá, phân huỷ hoá chất bảo vệ thực vật mơi trƣờng đất