hệ phản ứng quang Fenton xúc tác bằng Fe-BTC/GO-30
Kết quả phân tích LC/MS đối với các mẫu dung dịch với thời gian phản ứng khác nhau cho thấy, tại ngưỡng thời gian phản ứng 40 phút đã gần như hồn tồn khơng phát hiện được các thành phần hữu cơ trong dung dịch phản ứng. Điều này chứng minh phản ứng quang Fenton đã khống hóa các thành phần hữu cơ trong dung dịch tương đối triệt để, và giá trị COD dư phân tích được trong dung dịch sau thời gian phản ứng 40 phút có thể giải thích là do sự ảnh hưởng của những thành phần vơ cơ khác có trong dung dịch (ví dụ: ion sắt, hợp chất chứa clo...).
Hình 3.23. Khối phổ MS của Chlorpyrifos
Hình 3.25. Khối phổ MS của sản phẩm phân hủy Chlorpyrifos (2)
Hình 3.26. Đề xuất cơ chế phân hủy của Chlorpyrifos trong hệ phản ứng
Kết quả phân tích LC/MS cũng chỉ ra được ba thành phần hữu cơ tồn tại trong các dung dịch phản ứng với độ tin cậy cao (xác định qua khối phổ MS tương ứng), bao gồm: O,O-Diethyl O-3,5,6-trichloropyridin-2-yl phosphorothioate, O,O-Diethyl O-3,5,6-trihydroxypyridin-2-yl phosphorothioate, và 2,3,5,6-tetrahydroxypyridin. Cấu trúc cụ thể của các hợp chất này cùng khối phổ MS tương ứng được trình bày trong Hình 3.23, Hình 3.24 và Hình 3.25.
Trên cơ sở các kết quả này, một cơ chế phân hủy của Chlorpyrifos trong hệ phản ứng quang Fenton xúc tác bằng Fe-BTC/GO-30 đã được đề xuất như mơ tả trong Hình 3.26.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong hệ phản ứng quang Fenton xúc tác bằng Fe-BTC/GO-30, Chlorpyrifos chủ yếu phân hủy theo cơ chế ngắt các nhóm thế trên nhân pyridin và chuyển hóa thành nhóm hydroxyl để hình thành sản phẩm hữu cơ cuối cùng 2,3,5,6-tetrahydroxypyridin, trước khi sản phẩm này bị khống hóa hồn tồn thành các thành phần vơ cơ.
So sánh với các cơ chế phân hủy Chlorpyrifos thường thấy khác, cơ chế phân hủy này có ưu điểm là hình thành các sản phẩm trung gian tương đối ít độc hại. Đặc biệt, các nhóm thế clo trên nhân pyridin đã bị loại bỏ đầu tiên và chuyển hóa thành nhóm thế hydroxyl, trong khi với nhiều cơ chế phân hủy chlorpyrifos được đề xuất trước đây thì các nhóm thế clo này thường rất khó bị loại bỏ hồn toàn (quote doi 10.2134/jeq2007.0504). Điều này giúp cho phản ứng phân hủy Chlorpyrifos thân thiện hơn với môi trường.
KẾT LUẬN
- Đã tổng hợp thành công được một số vật liệu tổ hợp Fe-BTC/GO thông qua phương pháp thủy nhiệt – vi sóng. Sự hình thành của vật liệu dự kiến đã được đặc trưng thông qua nhiều kết quả phân tích theo các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại như: phân tích XRD, phân tích SEM, BET... Đồng thời, tiềm năng xúc tác quang hóa của các loại vật liệu tổ hợp Fe- BTC/GO cũng đã được xác nhận thơng qua kết quả phân tích theo các phương pháp hóa phân tích hiện đại như: phân tích UV-Vis, COD, GC/MS...
- Đã thành công xây dựng được một hệ điều kiện phân hủy Chlorpyrifos theo phương pháp quang Fenton sử dụng chất xúc tác Fe- BTC/GO-30 tự tổng hợp, phù hợp cho các dung dịch ban đầu với nồng độ chlorpyrifos lên tới 5 mg/L. Các điều kiện phản ứng cụ thể bao gồm: nồng độ H2O2 ban đầu bằng 20 mmol/L, hàm lượng chất xúc tác bằng 50 mg/L, độ pH ban đầu bằng 5, nhiệt độ phản ứng bằng 25oC, và có sử dụng nguồn bức xạ mặt trời nhân tạo.
- Đã thành công xác định được một số loại sản phẩm trung gian hình thành trong quá trình phân hủy Chlorpyrifos theo phương pháp quang Fenton sử dụng chất xúc tác Fe-BTC/GO-30 tự tổng hợp.
Nhìn chung, việc sử dụng vật liệu tổ hợp Fe-BTC/GO-30 tự tổng hợp trong quá trình phân hủy Chlorpyrifos theo phương pháp quang Fenton cho hiệu quả rất tốt, với ngưỡng nồng độ Chlorpyrifos có thể xử lý cao, thời gian xử lý ngắn, điều kiện pH mơi trường khơng q khắc nghiệt, và có thể xử lý tương đối triệt để thành phần ô nhiễm. Các sản phẩm trung gian hình thành trong quá trình phân hủy Chlorpyrifos theo phương pháp quang Fenton sử dụng chất xúc tác Fe-BTC/GO-30 tự tổng hợp cũng được xác định là tương đối an toàn hơn so với những phương pháp khác, từ đó nâng cao tính thân thiện môi trường của phương pháp xử lý Chlorpyrifos này.