CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.2. Hiện trạng ô nhiễm kháng sinh (Ciprofloxacin và Amoxicillin) trong môi trường
1.2.3. Hiện trạng nghiên cứu áp dụng hệ AOP đa thành phần (H2O2 và S2O82-) vào
) vào xử lý kháng sinh trong nước.
Gần đây, việc nghiên cứu áp dụng hệ AOP bao gồm kết hợp chất hai chất oxy hóa H2O2
và S2O82- đã được thực hiện như một quy trình oxy hóa tại chỗ để phân hủy các chất gây ô nhiễm như carbofuran [88], Iodpromide [89], p-nitrophenol [90][91] hay các chất kháng sinh Naproxen [92], và Levofloxacin [93] (Bảng 1.5). Các nghiên cứu xử lý Carbofuran [88] và Iodpromide [89] bằng các hệ AOP H2O2/UV, S2O82-/UV, H2O2/S2O82-/UV đều tuân theo phương trình động học biểu kiến bậc 1.
Bảng 1.5 Các nghiên cứu trong và ngoài nước áp dụng hệ AOP kết hợp H2O2 và S2O82-
xử lý các chất ô nhiễm
TT Hệ AOP xử lý Chất ô nhiễm Hiệu quả xử lý
Tài liệu tham khảo 1 H2O2/UV S2O82-/UV H2O2/S2O82-/UV Carbofuran kbk = 0,4127 phút-1 kbk = 0,4177 phút-1 kbk = 0,5841 phút-1 [88] 2 H2O2/S2O82-/UV Iodpromide kbk = 0,058 phút-1 [89] 3 ZVI/H2O2/ S2O82- p-nitrophenol 99,9% [90] 4 nZVI/H2O2/ S2O82- p-nitrophenol 95% [91] 5 S2O82−/Fe2+/Axit Citric H2O2/S2O82−/Fe2+/Axit Citric Naproxen 100% trong vòng 30 phút 100% trong vòng 60 phút [92]
6 H2O2/S2O82−/Fe2+/ Levofloxacin 99,9% trong vòng
120 phút [93] 7 H2O2/Fe2+ S2O82-/Fe2+ COD 58% 50% [94] 8 H2O2/S2O82- COD NH3 trong nước rỉ rác 81% 83% [95]
D. Jiangkun và cs. (2019) đã nghiên cứu hệ AOP H2O2/S2O82-/ZVI có khả năng xử lý p-nitropheno cao hơn đáng kể so với khả năng xử lý của các hệ AOP chỉ có một chất oxy hóa. Một hiệu ứng tăng cường được khám phá giữa tỉ lệ giữa H2O2 và S2O82- trong quá trình hoạt hóa bằng ZVI, và tỷ lệ mol của H2O2/S2O82- là một tham số quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất của sự suy giảm p-nitropheno. Hệ thống H2O2/S2O82-/ZVI có thể hoạt động tốt trong phạm vi pH rộng, và thậm chí 95% p-nitrophenol đã bị xử lý
ở pH = 10, do đó rõ rệt giảm bớt các giới hạn về pH của các quá trình giống Fenton. Cả gốc HO* và gốc SO4*- đều có thể được xác định trong quá trình kích hoạt H2O2/S2O82-, trong đó H+ được tạo ra trong quá trình phân hủy S2O82- được thúc đẩy hoạt hóa H2O2
[91]. Hỗn hợp kết hợp H2O2 và S2O82- để phân hủy cacbofuran trong nước. Nghiên cứu đã cho thấy hỗn hợp H2O2/S2O82- được kích hoạt bằng tia UV dẫn đến tỷ lệ phân hủy cacbofuran cao hơn so với các dung dịch có các chất oxy hóa riêng lẻ được kích hoạt bằng tia UV.
K. Eneliis và cs. (2016) đã chứng minh hiệu quả của việc xử lý nước thải công nghiệp thực tế với hỗn hợp H2O2/S2O82-/Fe2+ để xử lý COD [94]. H. Ahmed và cs.(2016) cho thấy hỗn hợp H2O2/S2O82- có hiệu quả phân hủy chất gây ô nhiễm cao hơn so với các chất oxy hóa hóa học đơn lẻ để xử lý nước rỉ rác [95]. Điều này là do kết hợp khả năng phản ứng cao của H2O2 với tính ổn định của S2O82- trong hỗn hợp H2O2/S2O82-. Các phản ứng đồng thời trong hỗn hợp của H2O2 và S2O82- có thể bao gồm (i) các gốc HO* được hình thành nhiều hơn nhờ vào phản ứng của các gốc SO4*- (phản ứng 1.21); (ii) H2O2 phản ứng với một phần đáng kể các chất gây ô nhiễm dễ phân hủy, tiếp tục các gốc SO4*- phá hủy các chất ô nhiễm khó phân hủy; (iii) sự kết hợp của các gốc HO2* và SO4*-
nâng cao hiệu quả trong việc xử lý các chất gây ô nhiễm [96].
Tại Việt Nam, gần đây hướng nghiên cứu sử dụng hệ AOP bao gồm các phản ứng Fenton, Fenton dị thể hoặc hệ AOP dựa trên chất oxy hóa persulfate để xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại, khó phân hủy đã đạt được một số kết quả khả quan. Một số tác giả đã tập trung vào nghiên cứu ứng dụng phương pháp Fenton, Fenton quang hóa, Fenton xúc tác dị thể xử lý các chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất thuốc nổ trong nước thải [3][97]. Nguyễn Thanh Bình (2020) cũng đã nghiên cứu hoạt hóa persufalte bằng ZVI để xử lý thành công thuốc nhuộm họ Azo [5]. Riêng vấn đề xử lý chất kháng sinh vẫn chưa được quan tâm. Gần đây Nguyễn Ngọc Tùng và cộng sự đã thử nghiệm ứng dụng các hệ AOP có kết hợp UV như UV/H2O2, UV/NaClO; UV/TIO2, UV/HCO3- để phân hủy một số hợp chất thuốc kháng sinh như sarafloxacin, diclofenac [98].
Tuy nhiên hầu hết các công trình đã nêu trên đều mới dựa trên cơ sở sử dụng một tác nhân AOP (hệ đơn tác nhân AOP) đó là gốc HO* , gốc clo (Cl*), hoặc HCO3*-.Chưa có thử nghiệm nào về đánh giá so sánh hiệu quả phân hủy các chất hữu cơ độc hại giữa hệ đơn tác nhân AOP này với các hệ oxi hóa có sự tham gia đồng thời của 2 hoặc nhiều hơn các chất oxi hóa được hoạt hóa bởi Fe0 (ZVI) , ví dụ, hệ oxy hóa tăng cường (H2O2, S2O82-/ZVI) tức hệ có khả năng tạo đồng thời cả 2 loại gốc tự do là HO* và SO4*-. Đặc biệt các nghiên cứu về khả năng sử dụng hệ oxi hóa tăng cường từ H2O2, S2O82- được hoạt hóa bởi ZVI trong điều kiện có bức xạ UV (hệ H2O2, S2O82-/ZVI /UV) để xử lý nước thải bị nhiễm các loại thuốc kháng sinh thì vẫn chưa được nghiên cứu một cách hệ thống.
Kết luận phần tổng quan
- Vấn đề nước ô nhiễm kháng sinh là vấn đề có tính thời sự
- Vai trò của các giải pháp công nghệ xử lý AOP để xử lý nước bị nhiễm các chất hữu cơ khó phân hủy đã được nghiên cứu ứng dụng nhiều nhưng các nghiên cứu ứng dụng hệ AOP tăng cường, đặc biệt là hệ được hoạt hóa bằng các kim loại hóa trị o (ZVM) và bức xạ UV có nhiều ưu thế so với các hệ xúc tác thông thường. Điều đó cho thấy hướng nghiên cứu của đề tài luận án tiến sĩ này có tính cấp thiết và khoa học rõ ràng