Hiệu quả của quá trình xúc tác dị thể phân hủy chất hữu cơ trong phản ứng quang hóa sử dụng xúc tác TiO2 phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như bản chất của chất xúc tác, lượng xúc tác sử dụng, cường độ chiếu sáng, thời gian phản ứng, nồng độ hay pH của dung dịch. Nhằm nghiên cứu xây dựng quy trình phân hủy chất thuốc trừ sâu trichlorfon trong mẫu nước, chúng tôi tiến hành khảo sát độc lập các yếu tố ảnh hưởng. Nồng độ của trichlorfon và các sản phẩm sau phản ứng được xác định trên thiết bị HPLC. Trên cơ sở kết quả thu được, tiến tới nhằm xây dựng quy trình phân hủy trichlorfon trong mẫu môi trường nói chung.
3.3.1. Ảnh hưởng của pH
Các giá trị pH của nước thải khác nhau là khác nhau, và chúng ảnh hưởng đến các phản ứng quang xúc tác để loại bỏ các chất ô nhiễm . Tương tự như vậy , độ pH đóng một vai trò quan trọng trong quá trình xử lý loại bỏ thuốc trừ sâu Trichlorfon trong mẫu nước. pH được điều chỉnh bằng dung dịch đệm amoni và
dung dịch đệm axetat đến giá trị cho trước.Ảnh hưởng của độ pH ban đầu 3,0-12,0 về hiệu quả xử lý Trichlorfon được hiển thị trong bảng 3.2 và hình 3.3.
Bảng 3.2 Ảnh hưởng của pH dung dịch đến hiệu quả phân hủy Trichlorfon của xúc tác TiO2 STT pH Độ chuyển hóa (%) 1 3 6,1 2 4 7,76 3 5 23,3 4 7 37 5 10 63 6 12 24,7 Độ chuyển hóa (%) 0 10 20 30 40 50 60 70 3 4 5 7 10 12 pH độ chuyển hóa (%)
Hình 3.3. Sự phụ thuộc của độ chuyển hóa theo pH
Từ hình 3.3, có thể thấy rằng khi tăng pH từ 3- 10, hiệu quả xử lý Trichlorfon tăng nhanh từ 6,1% đến 63%. Quan sát thấy rằng hiệu quả xử lý cao nhất xảy ra ở pH= 10,0 và khi tăng pH vượt quá 10,0 dẫn đến giảm hiệu quả trong xử lý Trichlorfon. Nguyên nhân tăng cường hiệu quả xử lý có thể giải thích là do khi tăng nồng độ kiềm, nồng độ ion OH- tăng cao, khi OH- tiếp xúc với bề mặt chất xúc tác sẽ phản ứng với các hố trống quang sinh hVB sinh ra nhiều gốc OH hơn,
làm tăng khả năng phản ứng. Còn khi nồng độ kiềm tăng quá cao, khả năng xử lý bị giảm đi do bề mặt chất xúc tác bị phá hủy bởi kiềm.
Ngoài ra, nguyên nhân tăng hiệu quả phản ứng phân hủy khi pH tăng còn có thể được giải thích thông qua sự hút tĩnh điện giữa các phân tử Trichlorfon và chất xúc tác TiO2 lớn ở pH kiềm, và khả năng hấp phụ Trichlorfon lên bề mặt xúc tác TiO2 trong môi trường kiềm cao hơn pH axit. Như vậy, có nhiều thuận lợi cho sự hình thành của OH và O22 trong môi trường kiềm, đồng thời phân tử Trichlorfon được phép tiếp cận dễ dàng bề mặt của chất xúc tác và đạt hiệu quả phân hủy quang cao hơn.
Như vậy, nhìn chung phản ứng phân hủy Trichlorfon có thể xảy ra một cách dễ dàng khi sử dụng xúc tác quang hóa TiO2 và hiệu quả xử lý đạt cao nhất là trong khoảng pH từ 9-10. Tuy nhiên trên thực tế, việc điều chỉnh pH lên quá cao tốn khá nhiều dung môi, vì vậy ở đây chúng tôi lựa chọn thực hiện phản ứng ngay tại pH của dung dịch (pH~ 7).