Đang tải... (xem toàn văn)
Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu, lựa chọn được phương pháp oxi hóa tiên tiến và các điều kiện thích hợp để xử lý PRC trong nước. Mời các bạn tham khảo!
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ LƯỢNG VẾT PARACETAMOL TRONG NƯỚC CẤP BẰNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA TIÊN TIẾN CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG PHẠM THỊ MAI HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ LƯỢNG VẾT PARACETAMOL TRONG NƯỚC CẤP BẰNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA TIÊN TIẾN PHẠM THỊ MAI CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 8440301 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐÀO HẢI YẾN PGS.TS LÊ THỊ TRINH HÀ NỘI, NĂM 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán hướng dẫn chính: TS Đào Hải Yến Cán hướng dẫn phụ: PGS.TS Lê Thị Trinh Cán chấm phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Thị Hà Cán chấm phản biện 2: TS Trần Đăng Thuần Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 04 tháng 10 năm 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung, số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Phạm Thị Mai ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô khoa Môi Trường - Trường Đại học Tài nguyên Mơi trường Hà Nội tận tình dạy bảo, truyền đạt cho kiến thức tảng suốt thời gian học tập tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình hồn thành luận văn Tôi đặc biệt xin trân trọng cảm ơn TS Đào Hải Yến, PGS.TS Lê Thị Trinh - người trực tiếp hướng dẫn khoa học đóng góp ý kiến tạo điều kiện thuận lợi cho trình nghiên cứu khoa học, thực hồn thành luận văn Chúng xin cảm ơn chân thành tới Ban Lãnh đạo Viện Hóa Học Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, phòng chức tạo điều kiện sở vật chất, trang thiết bị nghiên cứu trình thực luận văn Tôi xin cảm ơn đồng nghiệp, bạn bè người thân giúp đỡ, động viên tạo điều kiện cho tơi hồn thành khố học thực thành công luận văn Luận văn tốt nghiệp khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận ý kiến đóng góp q báu từ phía hội đồng báo cáo, giáo viên phản biện thầy khoa để luận văn hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2018 Học viên Phạm Thị Mai iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Nguồn gốc dư lượng dược phẩm nước 1.2 Tính chất hóa lý Paracetamol 1.2.1 Tính chất vật lý 1.2.2 Tính chất hóa học 1.2.3 Dược lý chế tác dụng 1.3 Các nghiên cứu xuất PRC nước 1.4 Các trình oxi hóa tiên tiến (AOPs) 10 1.5 Cơ sở lý thuyết phương pháp quang hóa 13 1.5.1 Phương pháp xác định cường độ dòng photon I0 13 1.5.2 Động học phản ứng 17 1.6 Phương pháp phân tích dư lượng PRC nước 17 1.6.1 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) 17 1.6.2 Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ phân giải cao 18 1.7 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 20 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 22 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 22 iv 2.1.2 Phạm vi, thời gian nghiên cứu 22 2.2 Thiết bị Hóa chất 22 2.2.1 Thiết bị 22 2.2.2 Hóa chất 22 2.3 Nghiên cứu khả xử lý PRC nước 23 2.3.1 Lựa chọn phương pháp sơ xây dựng mơ hình xử lý 23 2.3.2 Mơ hình hệ thiết bị phản ứng quang hóa đèn UV 24 2.3.3 Nghiên cứu phân hủy PRC hệ UV 25 2.3.4 Khảo sát lựa chọn tác nhân oxi hóa phù hợp cho q trình xử lý PRC đèn UV 26 2.3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến hiệu trình xử lý PRC 26 2.3.6 Nghiên cứu ảnh hưởng NaClO đến hiệu trình xử lý PRC 26 2.3.7 Nghiên cứu ảnh hưởng ion vô đến hiệu trình xử lý PRC 27 2.3.8 Nghiên cứu ảnh hưởng DOM đến hiệu trình xử lý PRC 27 2.3.9 Nghiên cứu ảnh hưởng mẫu đến hiệu trình xử lý PRC 28 2.3.10 Thí nghiệm xác định sản phẩm phụ trình phân hủy PRC hệ UV/NaClO 28 2.4 Phương pháp phân tích PRC 29 2.4.1 Phương pháp phân tích nồng độ PRC hệ HPLC 29 2.4.2 Xây dựng đường chuẩn cho PRC 30 2.4.3 Điều kiện phân tích LC-MS/MS 31 2.4.4 Đánh giá độ tin cậy phương pháp phân tích PRC 32 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37 v 3.1 Kết khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu trình xử lý PRC đèn UV 37 3.1.1 Kết khảo sát ánh sáng thời gian trình xử lý PRC đèn UV 37 3.1.2 Kết nghiên cứu, lựa chọn tác nhân oxi hóa phù hợp cho trình xử lý PRC đèn UV 41 3.1.3 Kết nghiên cứu ảnh hưởng cường độ đèn UV đến hiệu trình xử lý PRC 44 3.1.4 Kết nghiên cứu ảnh hưởng pH đến hiệu trình xử lý PRC 45 3.1.5 Kết nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ NaClO đến hiệu trình xử lý PRC 46 3.1.6 Kết nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ đầu PRC đến hiệu trình xử lý PRC 47 3.1.7 Kết nghiên cứu ảnh hưởng ion vô đến hiệu trình xử lý PRC 48 3.1.8 Kết nghiên cứu ảnh hưởng hợp chất hữu hòa tan (DOM) đến hiệu trình xử lý PRC 49 3.2 Kết đánh giá hiệu xử lý PRC hệ UV/ NaClO 51 3.2.1 Kết đánh giá hiệu xử lý PRC hệ UV/ NaClO khơng có mẫu 51 3.2.2 Kết đánh giá hiệu xử lý PRC hệ UV/ NaClO ảnh hưởng mẫu giả định 51 3.3 Kết bước đầu nghiên cứu xác định sản phẩm chuyển hóa trình quang hóa PRC 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined vi DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AOPs Các phương pháp oxi hóa tiên tiến Abs Độ hấp thụ quang COD Nhu cầu oxi hóa học DOM Các hợp chất hữu hòa tan HPLC Hệ sắc ký lỏng hiệu cao LC – MS/MS Hệ thống sắc kí lỏng khối phổ LOD Giới hạn phát LOQ Giới hạn định lượng NL Năng lượng PRC Paracetamol TOC Tổng lượng cacbon hữu STT Số thứ tự UV/VIS Quang phổ hấp thụ phân tử UV Tia cực tím vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Sự diện PRC nhà máy xử lý nước thải (trước xử lý) Bảng 1.2 Sự diện PRC nhà máy xử lý nước thải (sau xử lý) Bảng 1.3 Sự có mặt PRC nước mặt Bảng 1.4 Tổng quan có mặt PRC nước ngầm Bảng 1.5 Tổng quan có mặt PRC nước uống Bảng 1.6 Khả oxy hóa số tác nhân oxy hóa 10 Bảng 1.7 Các q trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng 11 Bảng 1.8 Các q trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng 12 Bảng 1.9 Các nghiên cứu loại bỏ PRC sử dụng AOPs 20 Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật hệ phản ứng 24 Bảng 2.2 Điều kiện phân tích sắc ký HPLC PRC 30 Bảng 2.3 Nồng độ diện tích pic chất dung dịch chuẩn 30 Bảng 2.4 Các thông số MS/MS 31 Bảng 2.5 Các thơng số phân tích LC- MS/MS 32 Bảng 2.6 Giá trị LOD LOQ PRC 34 Bảng 2.7 Sai số độ lặp lại phép đo nồng độ khác 35 Bảng 3.1 Ảnh hưởng cường độ proton đèn UV 254 nm đến trình phân hủy PRC hệ UV/ NaClO 44 Bảng 3.2 Phản ứng ion vô với gốc ●OH số tốc độ 48 Bảng 3.3 Các thông số mẫu nước máy 52 Bảng 3.4 Công thức dự kiến hợp chất 57 51 3.2 Kết đánh giá hiệu xử lý PRC hệ UV/ NaClO 3.2.1 Kết đánh giá hiệu xử lý PRC hệ UV/ NaClO khơng có mẫu Sau khảo sát tác nhân trình xử lý PRC hệ quang hóa, chúng tơi định sử dụng hệ UV/NaClO để xử lý PRC hệ nước cất ( không bị ảnh hưởng mẫu) Thí nghiệm thực với nồng độ [PRC] = 10µM, pH= 6,5, [NaClO] = 100µM Hàm lượng PRC sau xử lý đo máy HPLC Kết thí nghiệm trình bày hình 3.8 sau: Hình 3.8 Hiệu suất phân hủy PRC theo thời gian UV/NaClO Sau xử lý PRC hệ xúc tác UV/NaClO thấy hiệu suất xử lý tương đối ổn (90,2%) 3.2.2 Kết đánh giá hiệu xử lý PRC hệ UV/ NaClO ảnh hưởng mẫu giả định Các thí nghiệm thực với mẫu mẫu nước phổ biến bao gồm: nước sinh hoạt, nước mặt Chất chuẩn PRC thêm vào 52 mẫu để đạt CPRC=10µM Sau xử lý đèn UV 254nm với xúc tác NaClO thời gian 30 phút, PRC đo thiết bị HPLC Từ so sánh với mẫu chuẩn pha nước cất để đánh giá ảnh hưởng mẫu trình xử lý Bảng 3.3 Các thông số mẫu nước máy Tên mẫu CaCO3 (mg/l) SO42(mg/l) NO3(mg/l) PO43(mg/l) Cl(mg/l) NH4+ (mg/l) TOC (mg/l) Nước máy 76 5,5 0,97 0,02 13 0,004