+ Các bước tiến hành xử lý PCBs bằng natri phân tán
- Lắc đều hỗn hợp dầu chứa natri phân tán, lấy 20 mL hỗn hợp natri phân tán này cho vào bình phản ứng có chứa dầu biến thế thải.
- Duy trì phản ứng 90 phút. Sau thời gian này, để nguội hỗn hợp đến nhiệt độ phịng, lấy mẫu để phân tích nồng độ PCBs cịn lại và đánh giá hiệu suất phản ứng.
- Tiến hành thực nghiệm lặp lại 3 lần.
2.4.3.3. Xử lý PCBs bằng natri natri borohydrua
Natri borohydrua là một hợp chất vô cơ dạng bột rắn màu trắng, có tính khử
mạnh, cơng thức hóa học NaBH4.
NaBH4 tan trong dung mơi khơng proton như nước hoặc rượu; nó có thể phản
ứng với các dung môi để tạo ra H2; Tuy nhiên, những phản ứng khá chậm. Ở 200C
NaBH4 phân hủy hoàn toàn trong metanol dư ở khoảng 90 phút. Nó bị phân hủy trong
nước trung tính hoặc axit, nhưng ổn định trong mơi trường pH = 14.
Các bước tiến hành xử lý PCBs bằng NaBH4
- Lấy 200mL mẫu dầu biến thế phế thải cho vào bình phản ứng 1000ml.
- Cân 8g NaBH4 cho vào bình phản ứng có chứa dầu biến thế thải. Cho vào hỗn
hợp 10 ml metanol để hòa tan NaBH4.
- Đun hỗn hợp và duy trì nhiệt độ bình phản ứng ở 600C bằng bếp khuấy từ gia
nhiệt; tốc độ khuấy dung dịch phản ứng 300 vịng/phú.
- Duy trì phản ứng 90 phút. Sau thời gian này, để nguội hỗn hợp đến nhiệt độ phòng, lấy mẫu để phân tích xác định nồng độ PCBs còn lại và đánh giá hiệu suất phản ứng.
2.5. Lựa chọn điều kiện xử lý PCBs trong dầu biến thế phế thải
2.5.1. Lựa chọn điều kiện nhiệt độ và thời gian phản ứng
Sau khi lựa chọn được chất khử thích hợp cho hiệu suất xử lý PCBs cao, chúng tôi tiến hành các thực nghiệm lựa chọn điều kiện phản ứng tối ưu xử lý PCBs trong dầu biến thế thải. Thực nghiệm sử dụng cùng một lượng dầu, cùng một lượng Natri và tốc độ khuấy, còn các điều kiện nhiệt độ và thời gian phản ứng thay đổi như nêu ở bảng 2.1.
Bảng 2.1. Thời gian và nhiệt độ nghiên cứu phân hủy PCBs trong dầu biến thế thải
Nhiệt độ (0C) Thời gian phản ứng (phút)
90
20 30 40 60
110 130
Theo đó, ở mỗi nhiệt độ phản ứng khử hóa PCBs được thực hiện ở 4 mức thời gian khác nhau 20, 30, 40 và 60 phút (bảng 2.1). Kết thúc thời gian phản ứng, sản phẩm phản ứng thu được ở mỗi nấc thời gian phản ứng được lấy phân tích xác định nồng độ PCBs cịn lại sau phản ứng, từ kết quả thu được sẽ đánh giá hiệu xuất phản ứng khử hóa PCBs.
2.5.2. Xác định lượng chất khử trong phản ứng xử lý PCBs
Khi xác định được nhiệt độ, tốc độ khuấy, thời gian và nhiệt độ phản ứng tối ưu thì xác định lượng chất phản ứng Natri khuyếch tán. Tiến hành các thực nghiệm sử dụng cùng một lượng dầu trong cùng điều kiện thời gian và nhiệt độ phản ứng, nhưng thay đổi về lượng Natri khuyếch tán tham gia.
Khối lượng natri tham gia phụ thuộc vào nồng độ PCBs có trong dầu biến thế thải được xử lý.Với mẫu dầu biến thế phế thải được đem sử dụng trong nghiên cứu có
nồng độ PCBs là 100 mg/kg, thì lượng chất phản ứng Natri được khảo sát ở các khối lượng khác nhau từ 1,5%; 2% và 2,5% so với tổng lượng dầu được lấy xử lý.
2.6. Thử nghiệm xử lý PCBs trong mẫu dầu biến thế phế thải trên mơ hình 2 lít
Mơ hình xử lý 2 lít được sử dụng để nghiên cứu xử lý PCBs trong mẫu dầu biến thế phế thải.
Sau khi xác định được chất khử thích hợp và điều kiện phản ứng tối ưu, đã tiến hành thực nghiêm trên mơ hình lớn hơn, mơ hình 2 lít.
Các bước tiến hành xử lý PCBs trong dầu biến thế thải trên mơ hình 2 lít dầu như sau:
- Lấy 2 lít dầu biến thế thải có chứa PCBs chuyển vào bồn chứa dầu
- Cân chất khử hóa thích hợp sao cho khối lượng kim loại natri là 36,9 g rồi chuyển và bồn chứa dầu.
- Điều chỉnh tốc độ khuấy, nhiệt độ phản ứng ở bảng điều khiển.
- Sau khoảng thời gian phản ứng thích hợp lấy mẫu dầu phân tích PCBs cịn dư để đánh giá hiệu suất phản ứng.
2.7. Qui trình chuẩn bị mẫu để phân tích PCBs trong mẫu dầu biến thế phế thải
Phương pháp phân tích PCBs trong mẫu dầu biến thế phế thải dựa theo tiêu chuẩn US EPA 8082. Phương pháp này gồm các bước kiềm hóa các chất trong dầu biến thế phế thải, tách chất và loại bỏ chất bẩn bằng cột silica gel và cột florisil, phân tích dịch thu được bằng thiết bị GC/ECD hoặc GC/MSD để định tính và định lượng PCBs.
2.7.1. Các bước xử lý, tách và làm sạch PCBs trong dầu biến thế thải
- Bước 1: Mẫu dầu biến thế thải được lấy khoảng 1 mL cho vào bình cầu 200mL có
lắp ống sinh hàn.
- Bước 2: Thêm vào bình cầu 50 mL dung dich 1M KOH trong Etanol và tiến hành
kiềm hóa mẫu trong 1 giờ ở 100oC.
Rửa rải PCBs bằng 200ml hexan. Rửa rải PCBs bằng 250ml hỗn hợp 15% ethyl ete trong hexan
1 mL dầu biến thế thải cho vào bình cầu có
sinh hàn
- Thêm 50ml hỗn hợp dung dịch 1M KOH trong EtOH.
- Cho lượng chất phản ứng phù hợp.
- Đun hỗn hợp ở 100o
C trong 1 giờ, sau đó làm nguội đến nhiệt độ phịng.
- Chiết dung dịch 3 lần, mỗi lần bằng 50mL hexan. - Tách lấy lớp dung môi hexan, rửa 3 lần bằng 100mL nước cất. Tách lấy lớp hexan.
Xử lý bằng H2SO4
- Cơ đặc lớp hexan cịn 0,5mL. - Nạp mẫu vào cột Florisil. Loại bỏ chất tạp chất và kiềm dư trong q trình kiềm hóa
Cột sắc ký chứa 5g florisil
Cô đặc dung dịch rửa giải còn 0,5ml; nạp mẫu vào cột silicagel
Cột sắc ký chứa 4g silica gel
Phân tích trên GC/ECD hoặc GC/MSD
Cô đặc đến 1,0mL