Nghiên cứu ứng dụng công nghệ plasma lạnh để xử lý nước thải nhiễm trinitrotoluen (TNT)

Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu ứng dụng công nghệ plasma lạnh để xử lý nước thải nhiễm trinotrotoluen (TNT) trong công nghiệp quốc phòng. Bổ sung thêm chất oxy hóa khác (H2O2) kết hợp với plasma có tác dụng khơi màu, làm tăng tốc độ phản ứng perozon trong dung dịch.

Nghiên cứu khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ PLASMA LẠNH ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM TRINITROTOLUEN (TNT) Huỳnh Anh Kiệt*, Nguyễn Thị Ngọc Phượng, Võ Cơng Hậu Tóm tắt: Bài báo trình bày kết nghiên cứu ứng dụng công nghệ plasma lạnh để xử lý nước thải nhiễm trinotrotoluen (TNT) công nghiệp quốc phịng Nghiên cứu sử dụng phương pháp phóng điện chắn (DBD) tạo môi trường plasma chứa thành phần oxy hóa mạnh tia UV, O3, H2O2 gốc ●OH để phân hủy TNT nước thải Nghiên cứu khảo sát hình thành O3, H2O2 đồng thời xác định khả phân hủy TNT nước thải Kết nghiên cứu cho thấy hiệu suất xử lý TNT tỷ lệ thuận với thời gian phản ứng tỷ lệ nghịch với nồng độ TNT đầu vào Bổ sung thêm chất oxy hóa khác (H2O2) kết hợp với plasma có tác dụng khơi màu, làm tăng tốc độ phản ứng perozon dung dịch Từ khóa: Plasma lạnh; Trinitrotoluen; Phóng điện chắn; Xử lý nước thải ĐẶT VẤN ĐỀ Plasma trạng thái thứ tư vật chất tạo thành chất khí bị ion hóa bao gồm thành phần ion dương, ion âm, điện tử, phân tử hay nguyên tử trung tính Tùy theo mức độ ion hóa chất khí mà plasma chia thành plasma nhiệt hay plasma lạnh Plasma lạnh trạng thái mà nhiệt độ điện tử Te đạt giá trị lớn nhiệt độ ion Ti nhiệt độ chất khí Tg xấp xỉ nhiệt độ mơi trường Nguồn lượng tạo plasma dựa vào tượng phóng điện tia lửa điện xảy đặt điện cực điện áp cao, khe hở hai điện cực xuất điện trường lớn vượt độ bền chất khí bên xảy tượng phóng điện Các nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ plasma lạnh xử lý nước thải nhiều nhà khoa học quan tâm hiệu cao việc tiêu diệt vi khuẩn phân hủy hợp chất hữu bền dựa vào xuất O3, H2O2 hình thành gốc oxy hóa mạnh ●OH trình tương tác plasma [1-3] Cơ chế hình thành ●OH dựa chế [2-4]: O2 + hv → O + O (1) H2O + hv → ●H + ●OH (2) O + O2 → O3 (3) O3 + OH- → O3● + ●OH (4) O3●-→ O●- + O2 (5) O●- + H2O → ●OH + OH(6) e- + H2O → ●OH + H● + e(7) O + H2O → ●OH + ●OH (8) ● Khi gốc tự OH hình thành, hàng loạt phản ứng khác xảy kiểu chuỗi gốc hoạt động mới, phản ứng xảy không chọn lựa Sự hình thành gốc ●OH có tác dụng khơi mào cho hàng loạt phản ứng khác xảy dung dịch, có khả oxy hóa cao TNT nước thải Nghiên cứu sử dụng công nghệ plasma lạnh chủ yếu tập trung xử lý chất nhiễm khó phân hủy, ví dụ nghiên cứu Osman Karatum tiến hành xử lý toluene, benzene, ethylbenzene, methyl ethyl ketone (MEK), methyl ete tert-butyl (MTBE), 3-pentanone n-hexane [5] Nhóm nghiên cứu Zhiyong Zhou cộng tiến hành xử lý nước thải thuốc nhuộm azo (Acid Orange II, AO7) cho hiệu suất đạt 85,8% [6] Nghiên cứu Bahareh Mohammadi tiến hành phân hủy hợp chất màu đặc trưng phenolred (PR), methylOrange (MO), diamineGreenB (DGB), pyrogallolRed (PYR), bromocresolGreen (BCG), bromochlorophenolBlue (BCB), crystalviolet (CV), naphtolgreenB (NGB) [1] Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 72, 04 - 2021 95 Hóa học & Mơi trường Tại Việt Nam, nguồn phát sinh nước thải nhiễm TNT tập trung nhà máy quốc phòng Z113, Z114, Z115, Z121, Z131; thông thường lưu lượng phát sinh không nhiều, chủ yếu từ dây chuyền sản xuất thuốc nổ AD1 (