1. Bảng điều khiển tốc độ khuấy và nhiệt độ; 2. Mô tơ khuấy; 3. Phễu cho hóa chất; 4. Bồn chứa dầu; 5. Bồn chứa dầu thải
2.4.2. Thực nghiệm nghiên cứu xử lý PCBs trong dầu biến thế thải
2.4.2.1. Khử hóa PCBs bằng natri kim loại và natri phân tán
Nguyên tắc chung của chất khử là dựa vào phản ứng của nguyên tố natri với PCBs. Trong nghiên cứu này sử dụng dầu biến thế thải có chứa PCBs ở nồng độ 100 mg/kg để tham gia các thí nghiệm phản ứng. Để xử lý hết PCBs trong dầu biến thế thải cần phải tính tốn ước lượng natri tham gia phản ứng. Theo J. Kranszai và các đồng nghiệp nghiên cứu và ước lượng, để xử lý hết 100 mg/kg PCBs trong dầu biến thế cẩn 2 % lượng natri so với lượng dầu biến thế [18].
Trong mỗi thí nghiệm sử dụng 200 ml dầu biến thế thải, với tỷ trọng của mẫu dầu là 0,9227 g/ml. Vì vậy khối lượng dầu sử dụng trong thí nghiệm là:
200 ml x 0,9227g/ml = 184,54 g
Từ đó xác định được lượng natri cần thiết sử dụng cho phản ứng khử PCBs là 3,69g.
2.4.2.2. Khử hóa PCBs bằng natri bohydura
Để đánh giá khả năng khử hóa PCBs trong mẫu dầu biền thế thải của các chất khử hóa, thì các phản ứng sẽ được tiến hành ở cùng điều kiện khuấy và thời gian phản ứng. Sau đó phân tích xác định nồng độ PCBs cịn lại trong mẫu dầu, từ đó tính được hiệu suất xử lý.
Hiệu suất xử lý PCBs được tính tốn theo phương trình sau: % 100 (%) o o C C C (3.1)
Trong đó: ŋ là hiệu suất xử lý PCBs (%); Co là nồng độ PCBs ban đầu
C là nồng độ PCBs cịn lại sau q trình xử lý.
2.4.3. Các bước nghiên cứu xử lý PCBs trong dầu biến thế thải
2.4.3.1. Xử lý PCBs bằng natri kim loại
Natri là một kim loại thuộc nhóm kim loại kiềm, màu trắng bạc, hoạt động mạnh. Kim loại nguyên chất khơng có mặt trong tư nhiên nhưng để có được dạng này phải điều chế từ các hợp chất của nó. Natri là nguyên tố phổ biến nhất thứ 6 trong vỏ Trái Đất, và có mặt trong nhiều loại khống vật
Natri ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn là một kim loại mềm, màu bạc, khi bị ơxy hóa chuyển sang màu trắng xám trừ khi nó được cất giữ trong dầu hoặc khí trơ. Natri có thể bị cắt dễ dàng bằng dao, và là một chất dẫn nhiệt và điện tốt. Các tính
chất này thay đổi rõ rệt khi tăng áp suất: ở 1,5 Mbar, màu sắc thay đổi từ bạc sang đen; ở 1,9 Mbar vật liệu trở nên trong, có màu đỏ; và ở 3 Mbar natri là chất rắn trong suốt không màu. Tất cả các đồng phân ở áp suất cao này là chất cách điện và electride.
Natri thường ít phản ứng hơn kali và phản ứng mạnh hơn liti. Natri nổi trong nước và có phản ứng mãnh liệt với nước, tạo ra hiđrô và các ion hiđrôxit. Nếu được chế thành dạng bột đủ mịn, natri sẽ tự bốc cháy trong khơng khí. Kim loại natri có tính khử mạnh, để khử các ion natri cần thế bằng −2,71 vôn.
Các bước tiến hành xử lý PCBs bằng natri kim loại
- Lấy 200ml mẫu dầu biến thế thải cho vào bình phản ứng thủy tinh 1000 ml. - Natri kim loại được cắt nhỏ kích cỡ (2 x 2 x 2) mm. Cân 5g natri kim loại đã thái nhỏ cho vào vào bình phản ứng có chứa dầu biến thế thải (Natri rất dể bị oxy hóa ngồi khơng khí, vì vậy làm việc với Natri cần phải đảm bảo độ an toàn cao).
- Đun và duy trì hỗn hợp phản ứng ở 900C trên bếp khuấy từ gia nhiệt, tốc độ
khuấy khoảng 300 vịng/phút.
- 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.
- Tiến hành thực nghiệm lặp lại 3 lần.
2.4.3.2. Xử lý PCBs bằng natri phân tán
Natri phân tán được chế tạo từ Natri kim loại, nên tính chất vật lý và hóa học của Natri phân tán giống Natri kim loại.
+ Chế tạo natri phân tán
Cân 15g natri kim loại thái nhỏ rồi cho vào 100mL dầu biến thế khơng có chứa PCBs, sau đó đem đi xay nhỏ