Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhiễm thuốc nổ nhóm Nitrophenol bằng quá trình quang Fenton

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - N V H NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHI M THU C N NH M NITROPHENOL NG QU TR NH QUANG FENTON LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC i Hà Nội - Năm 2013 ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN N V H NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHI M THU C N NH M NITROPHENOL NG QU TR NH QUANG FENTON Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Tô Văn Thiệp Hà Nội - Năm 2013 iii LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, xin gửi lời cảm ơn tới TS Tô Văn Thiệp, Viện Công nghệ Viện Khoa học Công nghệ quân s , ngƣời tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn GS TSKH Đ Ngọc Khuê tƣ vấn phần nội dung chun mơn TS Nguyễn Văn Hồng, ThS Đ Bình Minh đ ng g p nhi u kiến qu b u cho suốt thời gian th c luận văn Cảm ơn s hộ trợ kinh ph c a đ tài NIFOSTED mã số 07-2011:15 đ t i cấp Viện Khoa học Công nghệ Quân s (1012-2014) đ th c luân văn Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn tới tập th c n Phòng Th c Nghiệm Chuy n giao cơng nghệ, Phịng Cơng nghệ Bảo vệ Mơi trƣờng c c c n nhân viên Viện Công nghệ mới, Viện Khoa học - Công nghệ Quân s t o u kiện cho tơi hồn thành kh a luận Em xin trân trọng cảm ơn c c thầy, cô Khoa Môi trƣờng - Trƣờng Đ i học Khoa học T nhiên, Đ i học Quốc Gia Hà Nội tận tình d y d truy n đ t nhi u kiến thức chuyên môn cho em suốt thời gian học tập Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, b n bè ngƣời thân động viên, giúp đỡ suốt qúa trình đào t o Hà Nội, tháng năm 2013 Học viê N iv V H MỤC LỤC I MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN 1 Kh i qu t qu trình oxi h a nâng cao 1 Kh i niệm v t c nhân oxi h a nâng cao *OH qu trình oxi h a nâng cao sở *OH 1 Đ c m qu trình oxi h a Fenton 1 Đ c m qu trình Quang Fenton 12 Hiện tr ng nghiên cứu, ứng d ng, công nghệ xử l môi trƣờng b nhiễm thuốc nổ nh m Nitrophenol 14 Đ c m cấu t o, t nh chất l , h a học c a c c hợp chất Nitrophenol 14 2 Hiện tr ng ô nhiễm môi trƣờng nƣớc thải c c hợp chất nitrophenol 18 Hiện tr ng công nghệ xử l ô nhiễm môi trƣờng nƣớc thải c c hợp chất nitrophenol 19 Hiện tr ng nghiên cứu, ứng d ng c c qu trình oxi h a Fenton, UV-Fenton đ chuy n h a, phân h y c c hợp chất nitrophenol độc h i nhiễm môi trƣờng nƣớc 22 KẾT LUẬN CHƢƠNG I 24 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 Đối tƣợng nghiên cứu 26 2 H a chất thiết b 26 2 H a chất 26 2.2.2 Thiết b 26 Phƣơng ph p nghiên cứu 28 Th nghiệm đ c m qu trình phân h y TNP, TNR mơi trƣờng nƣớc b ng qu trình Fenton, u kiện c không c x UV 28 Phƣơng ph p phân t ch nồng độ chất nghiên cứu 29 3 Xây d ng đƣờng chuẩn x c đ nh TNP TNR b ng phƣơng ph p HPLC 29 v Phƣơng ph p x c đ nh số COD 29 Phƣơng ph p x c đ nh h ng số tốc độ phản ứng oxi h a nâng cao 30 Phƣơng ph p tham khảo kế th a 30 Thiết kế th nghiệm giới h n c c nội dung nghiên cứu 30 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 Kết khảo s t c c đ c trƣng sắc k lỏng hiệu cao c a TNP TNR 31 1 Đ c trƣng sắc k lỏng hiệu cao c a TNP TNR 31 Xây d ng đƣờng chuẩn x c đ nh TNP TNR b ng phƣơng ph p HPLC 32 Nghiên cứu đ c m qu trình phân h y nitrophenol mơi trƣờng nƣớc b ng qu trình Fenton, u kiện không c x UV 34 Khảo s t đ c m chung s phân h y c a TNP b ng t c nhân Fenton 34 2 Khảo s t đ c m s phân h y c a TNR 43 3 Nghiên cứu đ c m qu trình phân h y Nitrophenol mơi trƣờng nƣớc b ng hệ UV-Fenton 49 3 Khảo s t đ c m qu trình phân h y TNP môi trƣờng nƣớc b ng hệ UV- Fenton 49 3 Khảo s t đ c m qu trình phân h y TNR môi trƣờng nƣớc b ng hệ UV- Fenton 59 Áp d ng thử phƣơng ph p quang Fenton đ xử l mẫu nƣớc thải công nghiệp nhiễm nitrophenol (đi u kiện phòng th nghiệm) 62 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 vi DANH MỤC H NH Hình 2.1 Mơ hình hệ thống thiết b đ th c phản ứng oxi h a NPs u kiện không c c x UV 27 Hình Sắc đồ HPLC c a dung d ch TNP môi trƣờng nƣớc (T=30 oC, pH=3) 31 Hình Sắc đồ HPLC c a dung d ch TNR rong mơi trƣờng nƣớc (T=30 oC, pH=3) 32 Hình 3.3 Đồ th ngo i chuẩn x c đ nh, TNP (a) 34 Hình Ảnh hƣởng c a t lệ H2O2/Fe2+ đến hiệu suất phân h y TNP 35 Bảng 3 Ảnh hƣởng thời gian phản ứng tới hiệu suất (H, %) tốc độ trung bình (VTB, mg l phút) phân h y TNP b ng t c nhân Fenton (8,75 10-4M Fe2+; 8,75.103 M H2O2) 36 Hình S ph thuộc c a hiệu suất vào pH ( to=30oC, CTNP=160,33mg/l t=60 phút, t lệ H2O2/Fe = 10) 37 H×nh 3.6 Ảnh h-ëng cđa pH ®Õn hiệu suất phân h y 37 TNP theo thêi gian (to=30oC, CTNP=160,33mg l t=60 phút, t lệ H2O2/Fe = 10) 37 Bảng Ảnh hƣởng c a nhiệt độ tới hiệu suất tốc độ 38 trung bình phân h y TNP 38 Hình Ảnh hƣởng c a nhiệt độ đến tốc độ phân h y c a TNP 38 Hình Đồ th s ph thuộc -ln(C/Co) vào thời gian phản ứng 40 Hình 10 Đồ th s ph thuộc ln(k’TNP) vào 1/Tx10-3 c a TNP 40 Hình 3.11 Đồ thị ln(CNPs/CNPs(o)) - t ng vi c c hệ NPs/Fenton : 42 Hình 13 Ảnh hƣởng c a H2O2 đến hiệu suất phân h y TNR 45 Hình 17 Ảnh hƣởng c a nhiệt độ đến hiệu suất phân h y TNR 48 Hình 14 S ph thuộc hiệu suất phản ứng vào pH 46 Hình 18: Ảnh hƣởng c a t lệ H2O2/Fe2+ đến hiệu suất phân h y TNP (pH=3,t=60 phút, T=30oC 50 Hình 19 S ph thuộc c a hiệu suất vào pH 51 Hình 21 Ảnh hƣởng c a cƣờng độ x UV tới hiệu suất phân h y TNP hệ NP UVFenton (pH=3, T=30 oC, CH2O2= 3,5.10-3M,CTNP= 30 mg/l ) 52 vii Hình 22 Ảnh hƣởng c a nhiệt độ đến hiệu suất tốc độ phân h y TNP hệ TNP UV-Fenton (t=5 phút) 54 Hình 23 S ph thuộc -ln(C Co) vào thời gian phân hu c a TNP(Co=49,1 mg l) 30oC (a), 40oC (b) 50oC (c) 56 Hình 24 S ph thuộc -ln(k’ TNP) vào Tx103 56 hệ TNP UV-Fenton 56 Hình 25 Đồ th ph thuộc -ln (C/Co) – t c c hệ TNP Fenton (a)và 57 TNR/ UV-Fenton (b), pH=3; T =30oC 57 Hình 26 Ảnh hƣởng c a t lệ H2O2/Fe2+ đến hiệu suất phân h y TNR hệ UVFenton (t=30 phút) 60 Hình 27 S ph thuộc c a hi u suất phân h y TNR vào pH (t=40 phút) 61 Hình 29 Sắc đồ HPLC c a mẫu nƣớc thải dây chuy n sản xuất TNR t i Nhà m y Z/TCCNQP 63 Hình 30 Sắc đồ HPLC c a mẫu nƣớc thải dây chuy n sản xuất TNR sau xử l qua hệ TNR Fenton (a) hệ TNR UV-Fenton (b) 64 viii DANH MỤC ẢNG Bảng 1 C c qu trình oxi h a nâng cao d a vào gốc hydroxyl *OH Bảng C c phản ứng ch yếu qu trình Fenton [30] Bảng Một số đ c trƣng sắc k c a c c hợp chất nitrophenol 32 t i c c gi tr pH kh c 32 Bảng Ảnh hƣởng c a hàm lƣợng H2O2 đến hiệu suất tốc độ trung bình phân h y TNP (C0TNP = 167,33mg/l, pH = 3,0, CFe(II) = 8,75x10-4M, pH=3) 35 nhiệt độ dung d ch a) 30 oC; b) 40oC; c) 50oC 40 Bảng Hệ số tốc độ k’TNP ứng với c c nhiệt độ kh c 40 Bảng Ảnh hƣởng c a hàm lƣợng H2O2 tỉ lệ H2O2/Fe2+ đến hiệu suất tốc độ trung bình phân h y TNR, 44 Bảng Ảnh hƣởng thời gian phản ứng tới hiệu suất (H, %) tốc độ trung bình (VTB, mg l phút) phân h y TNR b ng t c nhân Fenton (8,75 10-4M Fe2++ 8,75.103 M H2O2) 46 Bảng S biến đổi nồng độ TNR theo nhiệt độ môi trƣờng pH=3 47 (C0TNR = 199,01 mg/l, CH2O2 = 8,75.10-2M, CFe(II) = 8,75.10-4M, pH=3) 47 Bảng Ảnh hƣởng c a hàm lƣợng H2O2 đến hiệu suất tốc độ trung bình phân h y TNP hệ UV-Fenton 49 Bảng 10 Ảnh hƣởng thời gian phản ứng tới hiệu suất (H, %) tốc độ trung bình (VTB, mg l phút) phân h y TNP b ng t c nhân UV-Fenton (1,75.10-4M Fe2+; 3,5.10-3M H2O2) 51 Bảng 11 Ảnh hƣởng c a nhiệt độ tới hiệu suất tốc độ 53 trung bình phân h y TNP hệ UV-Fenton 53 Bảng 12 Ảnh hƣởng nhiệt độ tới hệ số tốc độ phản ứng giả bậc k’ 55 c a hệ TNP UV-Fenton 55 Bảng 13 Phƣơng trình động học hệ số tốc độ k’NPs 58 c c hệ NPs Fenton NPs UV- Fenton 58 ix Bảng 14 Ảnh hƣởng c a hàm lƣợng H2O2 tỉ lệ H2O2/Fe2+ đến hiệu suất tốc độ trung bình phân h y TNR hệ UV-Fenton, 59 Bảng 15 Ảnh hƣởng thời gian phản ứng tới hiệu suất (H, %) tốc độ trung bình (VTB, mg l phút) phân h y TNR b ng t c nhân UV-Fenton (1,75.10-4M Fe2++ 3,5.10-3M H2O2) 60 Bảng 16 S biến đổi nồng độ TNR theo nhiệt độ môi trƣờng pH=3 61 (C0TNR = 199,05 mg/l, CH2O2 = 3,5.10-3M, CFe(II) = 1,75.104 M, pH=3) 61 Bảng 17 Kết phân t ch nƣớc thải t i Nhà m y ảng T R -3 t ph n t h m u n nton v T R UV-Fenton (CT -4 TCCNQP 63 thải sản u t T R s u hi Rn thải qu h = 298,92 mg/l, pH=3, CH2O2=3,75 x10 , CFe(II) =1,75x10 , T=30 C) 64 x T hình 25 ta nhận thấy m c dù c u kiện v thành phần dung d ch (hàm lƣợng ban đầu NPs, hàm lƣợng t c nhân Fenton, pH, nhiệt độ dung d ch) nhƣng d ng đƣờng cong động học -ln (C/Co) – t trƣờng hợp hệ NPs Fenton NPs /UV-Fenton kh c Đối với hệ NPs Fenton đồ th ph thuộc -ln (C/Co) – t c d ng đƣờng cong bão hòa, đ trƣờng hợp hệ NPs/UV-Fenton chúng c d ng đƣờng thẳng qua gốc tọa độ Đi u đ chứng tỏ phản ứng oxi h a phân h y NPs c c hệ NPs UV-Fenton c xu hƣớng tuân theo quy luật c a phản ứng giả bậc (phƣơng trình (3 4, 3.5)) nhi u so với hệ NPs Fenton Nguyên nhân c a tƣợng c th liên hệ với s gia tăng đ ng k hàm lƣợng *OH hệ NPs UV-Fenton so với hệ NPs Fenton c s bổ sung hàm lƣợng *OH t phản ứng c s tham gia c a t c nhân hv s h n chế đ ng k tốc độ suy giảm hàm lƣợng chất xúc t c Fe2+; nhờ hệ NPs/UV-Fenton đảm bảo đƣợc u kiện ổn đ nh hàm lƣợng *OH cao nhi u so với hàm lƣợng NPs Ch nh c th sử d ng phƣơng trình 3.5 đ mô tả tốc độ phản ứng oxi h a hệ NPs UV-Fenton Trên sở sử d ng c c đồ th ph thuộc -ln(C/Co) – t xây d ng đƣợc x c đ nh đƣợc d ng c c phƣơng trình động học tƣơng ứng với c c hệ NPs Fenton NPs /UV-Fenton t nh đƣợc hệ số tốc độ phản ứng giả bậc (k’NP) c c hệ NPs UV-Fenton (bảng 13) ả 3.13 P ƣơ c c o r độ NP F -4 ọc v c độ ’NPs đ i với v NP UV- Fenton 2+ (pH=3; T =30 C 1,75.10 M Fe +3,5.10-3 M H2O2; CoTNP=147,09 mg/l; CoTNR=199,01mg/l) NPs TNP NPs/Fenton NPs/ UV-Fenton y = 0,0157x y = 0.059x, R2 = 0.9974; R2 = 0.956 ; k’TNP = 0,0157 ph-1 k’TNP = 0,059 ph-1 TNR y = -0.0007x2 + 0.0898x, y = 0.1407x, R2 = 0.9984; R = 0.9931 k’TNR = 0,1407 ph-1 T kết dẫn bảng 3.13 ta nhận thấy hệ số k’ c a hệ TNP/UV-Fenton c ng biến đổi theo quy luật giống nhƣ quy luật biến đổi tốc độ trung bình hiệu 58 suất phân h y TNP Fenton giảm dần với s tăng nh m NO2 phân tử TNP (ngo i tr TNR) 3.3.2 Khảo sát c i m trình phân h y TNR m i trư ng nước hệ UV- Fenton 3.3.2.1 Ảnh h ởng h m ợng H2O2 đ n hi u su t ph n h y T R h UV- Fenton Kết thử nghiệm v ảnh hƣởng c a H2O2 t lệ H2O2/Fe2+ tới tốc độ trung bình hiệu suất phân h y c a TNR hệ UV-Fenton đƣợc dẫn bảng 14 Bảng 3.14 Ảnh hưởng c hàm lư ng H2O2 tỉ lệ H2O2/Fe2+ ến hiệu su t tốc ộ trung bình phân h y TNR hệ UV-Fenton, (C0TNR = 190,05 mg/l, pH = 3,0, CFe(II) = 1,75x10-4M) TNR/UV-Fenton Thêi gian ph¶n øng CH2O2 = 1,75.10-3 M H2O2/Fe2+=10 (t, phót) Ct , mg/l 199,05 10 25,87 20 13,93 30 6,54 40 100 H, % CH2O2 = 3,5.10-3 M H2O2/Fe2+=20 V, mg/l/ph Ct , mg/l H, % V, mg/l/ph 199,05 Ct , mg/l H, % 18,91 93,0 9,24 7,21 96,38 96,7 6,42 100 100 90,0 18,01 18,45 90,73 18,06 9,59 7,11 96,42 100 9,59 0 100 Hiệu suất phân hủy TNR (%) 120 100 80 60 40 20 -20 10 15 20 25 30 35 Tỷ lệ H2O2/Fe2+ -40 59 V, mg/l/ ph 199,05 17,32 87.0 CH2O2 = 5,25.10-3 M H2O2/Fe2+=30 H2O2/Fe2+ đ i p TNR r UVFenton p Nhận x t: T bảng bảng 14 nhận thấy hiệu suất tốc độ phân h y H Ả ƣở c TNP TNR hệ UV-Fenton tăng lên đ ng k so với trƣờng hợp không c x UV, kết c ng cho thấy tăng nồng độ H2O2 khoảng khảo s t tốc độ hiệu suất phân h y TNP TNR tăng, u chứng tỏ dƣới t c d ng c a x UV tăng CH2O2 tăng gốc *OH đƣợc t o thành dung d ch tham gia vào phản ứng oxi h a phân h y TNP TNR 3.3.2.2 Ảnh h ởng thời gi n phản ứng v pH dung dị h đ n hi u su t v tố độ ph n h y T R h UV-Fenton Đ khảo s t ảnh hƣởng c a pH thời gian phản ứng đến hiệu suất tốc độ phân h y TNR hệ UV-Fenton th nghiệm tiến hành c ng u kiện thời gian tƣơng t với hệ Fenton, nhƣng kh c với hệ Fenton th nghiệm dung d ch đƣợc chiếu qua đèn UV bƣớc s ng 254,7 nm Kết khảo s t ảnh hƣởng c a thời gian pH dung d ch đến hiệu suất tốc độ phân h y TNR đƣợc th t i bảng 15 sau: Bảng 3.15 Ảnh hưởng th i gi n phản ứng tới hiệu su t (H %) tốc ộ trung bình (VTB, mg/l/ph t) phân h y TNR tác nhân UV-Fenton (1,75.10-4M Fe2++ 3,5.10-3M H2O2) Thêi gian ph¶n øng (t, phót) 10 20 30 40 pH = Ct , mg/l 199,05 18,91 7,21 0 TNR/UV-Fenton pH = 6,5 V, H, % C , mg/l mg/l/ph t 199,05 90,0 18,01 115,81 96,38 9,59 90,45 73,65 100 100 62,61 60 H, % 41,8 54,56 62,99 68,55 V, C , mg/l mg/l/pht 199,05 8,324 116,43 5,43 98,54 4,18 81,23 3,41 73,21 pH = 8,5 H, % V, mg/l/ph 41,50 50,49 8,26 5,02 59,19 63,22 3,92 3,15 Sự phụ thuộc hiệu suất và pH 120 Hiệu suất phân hủy TNR (%) 100 80 60 40 20 -20 10 pH -40 H S p ụ ộc c i p TNR v pH p Nhận x t: T kết bảng 15 nhận thấy ảnh hƣởng c a pH thời gian đến hiệu suất tốc độ phân h y v quy luật c ng tƣơng t hệ Fenton, u kiện pH=3 hiệu suất tốc độ phản ứng c a TNR nhanh đ t hiệu suất cao so với t i thời m pH=6,5 pH=8,5 3.3.2.3 Ảnh h ởng nhi t độ đ n hi u su t v tố độ ph n h y T R tá nhân UV -Fenton Nhƣ khảo s t phân chọn đƣợc t lệ CH2O2/CFe(II) u kiện pH c a môi trƣờng dung d ch, th nghiệm tiến hành khảo s t ảnh hƣởng c a nhiệt độ đến hiệu suất tốc độ phân h y TNR hệ UV-Fenrton Th nghiệm tiến hành mức nhiệt độ 300C, 400C 500C Kết khảo s t đƣợc th t i bảng 16 hình 28 ả (C0TNR 3.16 S i đ i độ TNR i độ i rƣờ pH -3 = 199,05 mg/l, CH2O2 = 3,5.10 M, CFe(II) = 1,75.10-4M, pH=3) Thêi gian t = 300C ph¶n øng V, CTNR, H, (t, mg/l % phót) mg/l/ph 199,05 10 18,91 90,0 18,01 TNR /UV-Fenton T = 400C CTNR, mg/l H, % 199,05 15,07 92,43 61 V, t = 500C V, mg/l/ph mg/l/ph CTNR, mg/l H, % 199,01 0 18,39 100 19,9 20 30 7,21 96,38 100 40 100 9,59 0,56 99,72 100 9,92 100 Tốc độ phản ứng mg/l/phút 25 20 15 10 0 10 20 30 40 50 60 -5 Nhiệt độ -10 H Ả ƣở c i độ đ c độ p TNR r UV- Fenton Nhận x t: Kết khảo s t ảnh hƣởng c a nhiệt độ đến hiệu suất tốc độ phân h y TNR hệ UV-Fenton r rệt X t t i thời m 10 phút phản ứng nhiệt độ 300C tốc độ phản ứng đ t 18,01 mg l phút hiệu suất đ t 90%, nhiệt độ 400C tốc độ phản ứng đ t 18,39 mg l phút (tăng gấp 1,06 lần) hiệu suất đ t 92,43 %, nhiệt độ 500C tốc độ phản ứng đ t 19,9 mg l phút (tăng gấp 1,15 lần) hiệu suất đ t 100% T bàng 11 bảng 16 c th nhật thấy ảnh hƣởng c a nhiệt độ hệ Fenton UV-Fenton r rệt, nhiệt độ tăng hiệu suất tốc độ phân h y TNR c ng tăng theo hệ Nhƣng qu tr nh phân h y c a TNR dƣới t c d ng c a tia UV nhanh với hệ Fenton không chiếu tia UV 3.4 p ụ i p i p ƣơ ir p p điề p F i p đ nƣớc i ải c Đ thử nghiệm phƣơng ph p UV-Fenton xử l mẫu nƣớc thải công nghiệp nhiễm NPs tiến hành lấy mẫu nƣớc thải t i Nhà m y /TCCNQP t i dây chuy n sản xuất axit styphnic (TNR) tiến hành phân t ch thành phần c a nƣớc thải c a Nhà m y trƣớc đƣa vào hệ UV-Fenton nhƣ hình Chƣơng Kết phân t ch đƣợc th t i bảng sau: 62 ả K C STT pH iê p ảp c c ƣớc ải iN /TCCNQP Đơ v K ảp 4,32 Màu pt/Co 260 COD mg/l 307,5 Chì (Pb) mg/l 0,342 TNR mg/l 298,92 c Nhận x t: T kết bảng 3.25 nhận thấy mẫu nƣớc thải t dây chuy n sản xuất TNR c hàm lƣợng TNR, COD nƣớc thải c a nhà m y tƣơng đối cao (hình 29) H S c đồ HPLC c ƣớc ải c ề ả TNR iN TCCNQP Đ c so s nh th c tế hệ TNR Fenton TNR UV-Fenton, th nghiệm tiến hành đƣa nƣớc thải qua hệ u kiện đ nh Kết đƣợc th t i bảng 25 sau thời gian xử l 60 phút 63 ảng 3.18 K ảp TNR F c ƣớc ải ả v TNR/UV-Fenton (CTNR TNR ƣớc -3 ải i = 298,92 mg/l, pH=3, CH2O2=3,75 x10 , CFe(II) =1,75x10 , T=300C) STT C -4 K iê p c ảp c ĐVT TNR/Fenton TNR/UV-Fenton 3,45 3,44 pH Màu pt/Co 15,53 1,0 COD mg/l 9,14 0,36 Chì (Pb) mg/l 0,213 0,121 TNR mg/l 12,53 0,52 b a H 3.30 S c đồ HPLC c ƣớc TNR F ải v c ề ả TNR i TNR UV-Fenton (b) Nhận x t: Kết thử nghiệm nƣớc thải t i Nhà m y TCCNQP t i bảng 30 cho thấy nƣớc thải sau đƣa qua hệ c s chuy n h a r rệt, c c thông số phân t ch đ u giảm so với nƣớc thải ban đầu Ở hệ Fenton vận tốc phân h y TNR đ t 4,77 mg l phút hiệu suất đ t 95,8% Thông số COD t i mẫu sau xử l c ng giảm m nh (33,64 lần) Đối với hệ UV-Fenton vận tốc phân h y c a 64 TNR đ t 4,97 mg l phút gấp 1,04 lần so với hệ Fenton bình thƣờng hiệu suất đ t 99,8% Thông số COD hệ UV-Fenton c ng giảm m nh (854,16 lần) Kết thử nghiệm u kiện phòng th nghiệm sở đ đ xuất công nghệ sử d ng UV-Fenton xử l nƣớc thải nhiễm thuốc nổ nh m nitophenol g p phần cải thiện môi trƣờng, giảm gi thành xử l , giảm ô nhiễm thứ cấp KẾT LUẬN T c c kết thu đƣợc c th rút số kết luân ch nh sau: Luận văn khảo s t c ch hệ thống đ c m qu trình chuy n h a môi trƣờng nƣớc c a c c hợp chất nitrophenol (TNP TNR) số hệ oxi hóa, oxi hóa nâng cao khơng c kết hợp x UV nhƣ: NPs/Fenton, NPs/UV-Fenton Kết th c nghiệm chứng minh r ng hiệu suất tốc độ trung bình chuy n h a c c hợp chất NPs c c hệ AO c sử d ng x UV đ u cao so với c c hệ không sử d ng x UV VTNP/UV-Fenton cao 2-3 lần lần so với VTNP/Fenton Nguyên nhân ch nh làm tăng tốc độ trung bình hiệu suất phân h y c c hợp chất NPs c c hệ AO c sử d ng x UV so với hệ không c UV c s tăng hàm lƣợng t c nhân oxi h a nâng cao gốc *OH t phản ứng quang phân tr c tiếp H2O2 b ng lƣợng photon (UV) Đã khảo s t ảnh hƣởng c a nhiệt độ tới tốc độ trung bình phân h y c c hợp chất NPs ( TNR TNP) c c hệ TNP Fenton, TNP/UV-Fenton, TNR Fenton 65 TNR UV-Fenton nhận thấy hệ số tốc độ phân h y TNP TNR đ u tăng m nh tăng nhiệt độ dung d ch Kết t nh lƣợng ho t h a cho thấy hệ oxi h a nâng cao c kết hợp x UV c Ea thấp hệ oxi h a nâng cao thông thƣờng ch nh nguyên nhân dẫn tới s tăng hiệu phân h y c c hợp chất NPs c c hệ AOP c kết hợp x UV Trên sở nghiên cứu động học c a c c phản ứng phân h y b ng t c nhân fenton u kiện c UV không UV, bƣớc đầu l giải đƣợc vai trò c a UV viwcj làm tăng tốc độ phản ứng phân h y, đ s c m t c a UV làm giảm lƣợng ho t h a c a phản ứng, trì s ổn đ nh c a t c nhân fenton làm tăng gốc t c khả oxi h a cao Đã p d ng thử phƣơng ph p UV-Fenton đ xử l nƣớc thải công nghiệp nhiễm Nitrophenol c a nhà m y /TCCNQP quy mơ phịng th nghiệm, hiệu qur xử l khả quan TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn C t (2000), Hấp ph trao đổi ion k thuật xử l nƣớc nƣớc thải, NXB Thống Kê, Hà Nội Lê Văn C t (2000), Cơ sở h a học k thuật xử l nƣớc, Trung tâm Khoa học t nhiên Công nghệ Quốc gia Nguyễn Hải B ng (2011) Nghiên cứu đ c m qu trình hấp ph c a c c chất nổ nh m nitramin môi trƣờng nƣớc ứng d ng xử l môi trƣờng Luận n TS h a học, Viện KH -CNQS Nguyễn Văn Chất (2010) Nghiên cứu ảnh hƣởng c a số t c nhân oxi h a đến phản ứng quang phân TNT TNR Luận n TS h a học Viện KH -CNQS Đ Ngọc Khuê (ch biên) (2010) Công nghệ xử l c c chất thải nguy h i ph t sinh t ho t động quân s NXB QĐND,Hà Nội Đ Ngọc Khuê, V Quang B ch, Đ Bình Minh, Nguyễn Hải B ng (2009) Nghiên cứu khả sử d ng điện c c trơ sở h n hợp c c oxit kim lo i đ nâng cao hiệu xử l nguồn nƣớc b nhiễm thuốc nổ 2, 4, 6-trinitrophenyl- 66 N-metylnitramin (Tetryl) Tạp h hoá họ T.47 (5A), tr.221-225 (ISSN 0866- 7144) Đ Ngọc Khuê, Ph m Kiên Cƣờng, Đ Bình Minh, Tơ Văn Thiệp, Ph m Sơn Dƣơng, Phan Nguyễn Kh nh (2008) Quy trình v h thống nhiễm h t nổ n thải bị ô ằng độ quyền giải pháp hữu h, số 725, C c sở hữu tr tuệ, (8-2008) Đ Ngọc Kh, Tơ Văn Thiệp Ph m Kiên Cƣờng, Đ Bình Minh , Nguyễn Hoài Nam (2007) Nghiên cứu khả sử d ng số lo i th c vật th y sinh đ khử độc cho nƣớc thải b nhiễm nitroglyxerin c a sở sản xuất thuốc ph ng Tạp h ho họ v ông ngh T.45, 4,125-132 (ISSN 0866 708X) Đ Ngọc Khuê, Nguyễn Văn Đ t, Đ Bình Minh, Nguyễn Quang To i (2004) Nghiên cứu sở khoa học c a việc ứng d ng phƣơng ph p điện phân đ xử l nƣớc thải công nghiệp thuốc ph ng thuốc nổ Tuyển t p báo áo Hội nghị H ôi tr ờng ần I, Trung tâm KHKT-CNQS, Hà Nội, 2004, tr 177-182 10 Đ Ngọc Khuê, V Đức Lợi, Trần Văn Chung, Đ Bình Minh, Ph m Kiên Cƣờng, I Francis Cheng (2012) Current Research on Decomposition and Transformation of Explosives in Environment by some higher plants and Cyperraceae Inter J Chem Vol (1) : pp 130 141 11 Đ Ngọc Khuê, Đ Bình Minh, V Quang B ch, V Đức Lợi, Tr nh Khắc S u (2010) Ứng d ng phƣơng ph p sắc k kh khối phổ đ nghiên cứu khả khử độc cho nƣớc thải dây chuy n sản xuất diazodinitrophenol b ng th y trúc (Cypersus alternifolus Linn) Tạp h Ph n t h Hó , L v Sinh họ , T.15, 4/2010, tr.133-140 (ISSN -0868-3224) 12 Đ Bình Minh (2008) Nghiên cứu giải ph p công nghệ tổng hợp xử l nguồn nƣớc b nhiễm số hợp chất phenol Luận văn Th c sĩ, Học viện KTQS 13 Đ Bình Minh, V Quang B ch , Đ Ngọc Khuê , Trần Văn Chung (2010) Nghiên cứu đ c m qu trình phân h y điện h a trinitrophenol hệ điện phân sử d ng điện c c trơ n n h n hợp c c oxit kim lo i Tạp h Ph n t h Hó ,L v Sinh họ , T.15, 4/2010, tr.198-204 (ISSN -0868-3224) 67 14 Đ Bình Minh, V Quang B ch, Đ Ngọc Khuê, Trần Văn Chung, Tơ Văn Thiệp, Nguyễn Văn Hồng (2010), Nghiên cứu khả sử d ng số lo i th c vật th y sinh đ xử l nƣớc thải nhiễm thuốc nổ Trinitrophenol (Axit Picric) Tạp h ghi n ứu ho họ v ông ngh qu n sự, số đ c biệt, 9- 2010, tr.07-13 (ISSN 1859-1043) 15 Đ Bình Minh, Ph m Kiên Cƣờng, Đ Ngọc Khuê, Trần Văn Chung, Tô Văn Thiệp (2007) Nghiên cứu khả khử độc cho nƣớc thải b nhiễm 2,4,6Trinitrorezocxin b ng số họ c i (Cyperouea) Journal of Science of Ha Noi National of Education Natural Sciences Vol 52, N 4, 2007, pp 88-94 (ISSN 0868- 3719) 16 Đ Bình Minh, Đ Ngọc Khuê, Trần Văn Chung, Nguyễn Văn Huống, Tô Văn Thiệp (2013) Đ c m phản ứng oxi h a phân h y số hợp chất nitrophenol độc h i nhiễm môi trƣờng nƣớc b ng t c nhân quang Fenton Bài gửi đăng Tạp h H-CNQS Số 27, th ng 10 năm 2013 17 Đ Bình Minh, Đ Ngọc Khuê, Ph m Thanh D ng (2012) Nghiên cứu khả phân h y hợp chất nitrophenol độc h i nhiễm nƣớc b ng q trình Fenton điện hóa Tuyển t p báo áo Hội nghị H ần thứ VII ĐH HT , ĐHQGHN, 10 2012 18 Lê Trọng Thiếp (2002), H a học độ b n vật liệu nổ Gi o trình cao học NXB Quân đội nhân dân, Hà Nội 19 Tô Văn Thiệp (2011) Nghiên cứu đ c m qu trình hấp ph than ho t t nh t pha lỏng c a số dẫn xuất nitro c a phenol toluen thành phần c a vật liệu nổ Luận n TS h a học, Viện KH -CNQS 20 Thoa (2000) Lê Thị Nghiên cứu trình phân hủy styphnic axit ozon Luận án Th.S, Trung tâm KHKT - CNQS 21 Lê Th Thoa cộng s (2008-2010) Nhiệm v HTQT Việt Nam - CHLB Đức Nghiên cứu ứng d ng thành t u công nghệ h a học, sinh học tiên tiến g p phần 68 hồn thiện cơng nghệ xử l tồn dƣ chất độc h a học, làm s ch bảo vệ môi trƣờng 22 Nguyễn Quang To i (2005) Nghiên cứu qu trình phân h y 2,4,6-TNT, 2,4DNT, 2,4,6-TNR b ng phƣơng ph p điện h a ứng d ng xử l nƣớc thải công nghiệp Luận n TS Ho học, Trung tâm KHKT - CNQS 23 Nguyễn Quang To i, Đ Ngọc Khuê, Nguyễn Văn Đ t, Đ Bình Minh , Lê Th Thoa, Tô Văn Thiệp (2001) Nghiên cứu đ c m qu trình điện phân styphnic axit b ng phƣơng ph p sắc k lỏng cao p, Tạp h ph n t h hó , v sinh họ , Tập 6, số 2, tr 27-30 24 Trần M nh Tr (2001) Áp d ng c c qu trình oxy ho nâng cao đ xử l c c chất hữu kh phân hu sinh học c c chất hữu độc h i nƣớc thải công nghiệp Hội nghị Xú tá - H p th to n quố ần thứ 2, Hà Nội, Th ng 2001 25 Trần M nh Tr (2005) Qu trình oxi ho nâng cao p d ng vào xử l nƣớc nƣớc thải Hội nghị Xú tá - H p ph to n quố ần thứ 3, Huế, Th ng - 2005 26 Trần M nh Tr , Trần M nh Trung (2005) C c qu trình oxi h a nâng cao xử l nƣớc nƣớc thải, sở khoa học ứng d ng NXB KH&KT 2005 27 Lê Quốc Trung (2011) Nghiên cứu động học qu trình chuy n h a b ng sắt, kẽm h a tr không 2,4,6-trinitrotoluen 2,4,6-trinitroresocxin Luận n TS h a học, Viện KH -CNQS TIẾNG ANH 28 A.I.Tomylov, X.G.Mairanovxkiy, M.Ia Phioshin, V.A.Xmirnov (1968) Electrokhimiia organitrexkix xoedinhenhiy Khimiia Leningradxkoe otdelenhie 29 Betran F.J, Gonzalez M and Riva J.F.(1996) Advanced Oxidation of polynuclear aromatic hydrocarbons in natural waters J Environ.Sci.Health A31 (9), 2193- 2210.26 69 30 Gallard, H., Deelat, P.,Braun,R Influence du pH sur la vitesse doxydation d composes organiques par Fe(II)/H2O2 Mechanisme reactionels et modelisation, New J Chem,263 31 Hirvonen A, Tuhkanen T and Kelliokoski p.(1996) Treatment of TCE and PCE contaminated groundwater using UV/H2O2 and O3/H2O2 Oxidation Processes Water Sci Technol 33,67-73 32 Ho, T.-F.L and Bolton J.K (1998) Toxicity changes during the UV treatment of pentachlorophenol in dilute aqueous Water Research 32(2), 489-497 33 Huang, C.P Dong, C and Tang, Z (1993) Advanced chemical oxidation: its present role and potential future in hazardous waste treatment Waste Manage, 13, 361 - 377 34 V.Kavitha, K Palanivelu (2005) Degradation of nitrophenols by Fenton and photo-Fenton processes Journal of Photochemistry and Photobiology: Chemistry, Vol 170, pp.83-95 35 Do Ngoc Khue, Nguyen Van Chat, Do Binh Minh, Tran Dai Lam, Pham Hong Lan (2013) Degradation and mineralization of 2,4,6-trinitroresorcine in various photochemical systems Materials Science and Engineering C 33, 19751982 36 D.N Khue, T.D Lam, N Van Chat, V.Q Bach, D.B.Minh, V.D Loi, N Van Anh, Simultaneous Degradation of 2,4,6- Trinitrophenyl-N-Methylnitramine (Tetryl) and Hexahydro-1,3,5-Trinitro-1,3,5 Triazine (RDX) in Polluted Wastewater Using Some Advanced Oxidation Processes, Journal of Industrial and Engineering Chemistry (2013), 37 http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2013.07.033 38 Đo Ngoc Khue, Do Binh Minh, Tran Dai Lam, Tran Van Chung, Vu Duc Loi (2013) Application of chromatographic methods for kinetic study and decomposition efficience evaluation of some nitrophenol and nitramin explosives using advanced oxidation processes Conference Proceeding The 3rd analytica Vietnam Conference 2013, pp133-140 70 39 Kremer (1999), Mechanism of the Fenton reaction Evidence for a new intermediate, Phys Chem Chem.Phys 1, 3595-3605 40 Kyung Duk Zoh, Michael K Stenstrom, (2002) Fenton oxidation of hexxahydro -1,3,5-trinitro-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 41 M.J.Liou, M.C.Lu, Catalytic degredation of nitroaromatic explosives with Fentons reagent J.Mol.Cata A277(2007),pp.155-163 42 Marc P.T, Werunica G.M at al.(2004) Degradation of the chlorophenols by means of advanced oxidation prrocesses A general Review Applied Catalysis B: Environmental Vol 47, 219-256 43 Munter, R (2001) Advanced oxidation processes - Current status and prospects Proc Estonian Acad Sci Chem 50(2) 59-80 44 NP, DNP, TNP [Wikipedia Free encyclopedia] 45 Pignatello, J.J (1992) Dark and photoassisted Fe3+ - catalyzed degradation of chlorophenoxy herbicides by hydrogen peroxide Environ Sci  Tech 26, 944 - 951 46 Pignatello, J.J and Sun Y (1995) Complete oxidation of metolachlor and methyl parathion in water by the photoassisted Fenton reaction Water Research 29, 1837, 1844 47 Phenol, http://vi.wikipedia.org/wiki/phenol 48 Simon P (2004) Advanced oxidation processes fo water and wastewater treatment IWA Publishing, Alliance House, London 49 Sun, Y., Pignatello, J.J (1993) Photochemical reactions involved in the total mineralization of 2,4 - D by Fe3+/ H2O2/ UV Environ Sci Technol 27 (2) 304 50 Suty, H He Traversay, C and Coste, M (2003) Applications of advanced oxidation processes: present & future Proceedings of the 3nd Cofrence on Oxidation Technologies fof Wate and Wastewater Treatment, Goslar, Germany, May 18 - 22, p.8 71 51 USEPA (1998) Handbook on Advance photochemical oxidation processes APO EPA/ 625/P - 98 /004 USEPA, December 1998 52 USEPA (2001) Handbook on Advance non - photochemical oxidation processes APO EPA/ 625/R - 01/004 USEPA, July 1998 53 Xin Zhong, Sebastien Royer, Hui Zhang, Qianqian Huang, Luojing Xiang, Sabine Valange, Joel Barrault, Mesoporous silica iron-doped as stable and efficient heterogeneous catalyst for the degradation of C.I Acid Orange using sono-photo-Fenton process, Separation and Purification Technology, Volume 80, Issue 1, 12 July 2011, Pages 163-171 54 A Zarrouk, O Id El Mouden, M Errami, R Salghi , H Zarrok and B Hammouti.(2012) Oxidation of the Pesticide Dicofol at Boron-Doped Diamond Electrode Journal of Chemica Acta, pp 44-46 55 Walling,C (1975), Fenton, Reagent Revisted Accounts of Chem.Res.8, 125-131 56 Schwarzer, Hans (1998) Oxidative Abwasser Wasserstoffperoxid, Wasser Abwasser, 129,H.7, 484-491 72 Reinigung mit