Hình 3.21 biểu diễn sự biến thiên hiệu suất suy giảm COD và hiệu suất dòng oxy hóa theo thời gian khoáng hóa metyl đỏ bằng hiệu ứng Fenton điện hóa trong dung dịch Na2SO4 0,05 M, pH3 + metyl đỏ 0,35 mM + FeSO4 1 mM có sục oxy với tốc độ 0,5 lít/phút, sử dụng điện cực catôt cacbon tại cường độ dòng 25 mA (tương đương mật độ dòng áp đặt 5 mA/cm2
). Hiệu suất suy giảm COD và hiệu suất dòng theo thời gian khoáng hóa metyl đỏ bằng hiệu ứng Fenton điện hóa có xu hướng giống như trường hợp oxy hóa điện hóa metyl đỏ trên anôt Pt trong dung dịch không có Fe2+
và không sục oxy. Tuy nhiên, tại cùng các thời điểm khoáng hóa, hiệu suất suy giảm COD và hiệu suất dòng khoáng hóa metyl đỏ bằng hiệu ứng Fenton điện hóa đều đạt giá trị cao hơn. Sau 180 phút khoáng hóa, chỉ số COD giảm từ 250 mg/l xuống còn 115 mg/l, tương ứng với hiệu suất suy giảm COD đạt 54 %. Hiệu suất dòng oxy hóa metyl đỏ đạt trên 80 % sau 20 phút khoáng hóa và giảm dần xuống còn khoảng 50 % sau 180 phút khoáng hóa. Điều này chứng tỏ rằng, bên cạnh quá trình oxy hóa trực tiếp metyl đỏ trên điện cực anôt, còn có quá trình oxy hóa gián tiếp metyl đỏ nhờ hiệu ứng Fenton điện hóa tại khu vực catôt, dẫn đến hiệu suất dòng oxy hóa metyl đỏ và hiệu suất suy giảm COD đều đạt giá trị cao hơn so với trường hợp oxy hóa điện hóa metyl đỏ trên điện cực anôt Pt.
Sự suy giảm nồng độ metyl đỏ trong quá trình khoáng hóa bằng phương pháp Fenton điện hóa trong dung dịch Na2SO4 0,05 M, pH3, có Fe2+ 1 mM, tại mật độ dòng áp đặt 5 mA/cm2, sử dụng điện cực catôt cacbon cũng được phân tích bằng phổ UV-vis (hình 3.22).
0 40 80 120 160 200 0 15 30 45 60 Thêi gian (phót) % C O D 0 20 40 60 80 100 H%
Hình 3.21. Sự biến thiên hiệu suất suy giảm COD và hiệu suất dòng theo thời gian oxy hóa gián tiếp metyl đỏ 0,35 mM trong dung dịch Na2SO4 0,05 M,
pH3, Fe2+ 1 mM, oxy 0,5 lít/phút, tại 5 mA/cm2 trên catôt C
Hình 3.22. Phổ UV-vis của metyl đỏ theo thời gian oxy hóa bằng hiệu ứng Fenton điện hóa tại 5 mA/cm2, catôt C
Phổ UV-vis của metyl đỏ tại pH3 trước khi xử lý được đặc trưng bởi một dải phổ trong vùng nhìn thấy với cực đại hấp thụ ở 523 nm và 2 dải phổ khác trong vùng tử ngoại ở bước sóng khoảng 290 và 215 nm. Điều này được giải thích là do, cấu trúc của metyl đỏ bao gồm: liên kết azo (– N = N –), vòng benzen và các nhóm axit, vì vậy phổ UV-Vis của metyl đỏ bao gồm các pic hấp thụ khác nhau. Nhóm mang màu chứa nhóm azo hấp thụ trong vùng nhìn thấy, tương ứng với sự chuyển dịch n *
trong nhóm – N = N –. Vòng benzen được hấp thụ trong vùng tử ngoại, tương ứng với sự chuyển điện tử
*. Theo thời gian xử lý, cường độ hấp thụ cực đại của dung dịch metyl đỏ trong vùng nhìn thấy giảm, trong khi cường độ hấp thụ ở vùng tử ngoại tại bước sóng 290 và 215 nm tăng, cho thấy liên kết azo trong metyl đỏ đã bị phá hủy và các sản phẩm trung gian chứa vòng benzen được hình thành.
Từ các kết quả thu được có thể khẳng định, metyl đỏ có thể bị phân hủy trực tiếp bằng phương pháp điện hóa và gián tiếp nhờ hiệu ứng Fenton điện hóa, làm giảm nồng độ và thay đổi cấu trúc ngay từ những thời điểm đầu tiên của quá trình khoáng hóa. Ở những thời điểm đầu tiên, khi màu sắc dung dịch bị thay đổi, toàn bộ metyl đỏ bị phân hủy tạo thành các dẫn xuất hydrocacbon như hydroquinon (max = 290 nm), 1,4-benzoquinon (245 nm)... [72,83]. Theo thời gian, nhóm hydroxyl sinh ra nhờ hiệu ứng Fenton sẽ phá hủy vòng benzen trong các dẫn xuất hydrocacbon tạo CO2, H2O và HNO3.