Thời gian (h) Hiệu suất (%) Vật liệu + 0mM H2O2 Vật liệu + 0.1mM H2O2 Vật liệu + 0.4mM H2O2 0 0 0 0 0,5 41,41 47,77 57,69 2 50,44 51,16 100 4 68,00 62,84 100 6 67,87 63,85 100
Hình 3.15. Đồ thị khảo sát của ảnh hưởng của nồng độ H2O2
Kết quả thực nghiệm cho thấy khi thêm vào dung dịch Diazinon 1 lượng H2O2 bằng 0,1 mM thì hiệu suất xử lý của vật liệu thay đổi không đáng kể, do lượng H2O2 quá nhỏ nên gần như khơng làm thay đổi hoạt tính xúc tác của vật liệu, khi lượng H2O2 thêm vào đủ lớn bằng 0.4mM, hiệu suất phản ứng tăng cao, cũng có nghĩa là gốc˙OH được thêm vào nhiều hơn, đẩy mạnh quá trình phân hủy Diazinon.
H2O2 + O2− → OH + O2 + OH−
H2O2 + TiO2 (e−) → OH + OH− + TiO2
Theo tác giả Nguyễn Thị Minh Diệp (2015), kết quả cho thấy hiệu suất phân hủy mẫu chứa 0,5 mg tartazin đạt tới 92 % sau 6 giờ chiếu sáng tự nhiên của vật liệu xúc tác quang Zn/ZnO/TiO2-Ag khi thêm 3 ml H2O210% trong mơi trường pH=5 [2].
Bên cạnh đó, khi nghiên cứu về ảnh hưởng của H2O2 đến hoạt tính xúc tác phân hủy của vật liệu tổ hợp quang xúc tác biến tính từ TiO2 đối với thuốc trừ sâu của Vũ Thị Kim Oanh (2012) với lượng xúc tác Fe-C-TiO2 sử dụng là 10g/L, nồng độ Methomyl ban đầu 40mg/l và nồng độ H2O2 là 0,7mM là tối ưu nhất thì hiệu xuất xử lý là 90% [43].
Như vậy có thể kết luận rằng, khi thêm 1 lượng H2O2 vào thí nghiệm khi khảo sát quá trình quang xúc tác của vật liệu hiệu suất xử lý cao hơn.
3.3.7. Khảo sát khả năng tái sinh của vật liệu
Để khảo sát khả năng tái sinh của vật liệu của vât liệu, tiến hành thí nghiệm trong các điều kiện: hàm lượng vật liệu sử dụng 1g/L vật liệu Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4 trong 100 ml dung dịch Diazinon, chiếu sáng bằng đèn compact. Sau khi tiến hành phản ứng quang xúc tác lần một, ta lọc rửa vật liệu bằng nước cất, sấy khô và tiến hành khảo sát hiệu quả xử lý Diazinon sau khi tái sinh.
Tiến hành khảo sát khả năng xử lý Diazinon của vật liệu Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4 sau khi tái sinh với hàm lượng vật liệu như ban đầu là 1g/L trong dung dịch Diazinon, và chiếu sáng bằng đèn compact. Kết quả nghiên cứu ta thu được trong bảng 3.10.
Bảng 3.10. Hiệu quả xử lý Diazinon của vật liệu Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4 trước và sau tái sinh
Thời gian (h)
Hiệu suất (%)
Ban đầu Sau tái sinh
0 0 0 0,5 41,41 40,39 2 50,44 50,06 4 68,00 65,32 6 67,87 65,48 0 1 2 3 4 5 6 0 10 20 30 40 50 60 70 Hiệu s uất (%) Thời gian (h) Ban đầu Sau tái sinh
Hình 3.17. Hiệu quả xử lý thuốc trừ sâu Diazinon trước và sau khi tái sinh của vật liệu Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4
Sau khi tái sinh vật liệu Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4, hiệu suất xử lý của vật liệu gần như không giảm so với vật liệu ban đầu. Như thế có thể thấy rằng, có thể tái xử dụng vật liệu sau khi đã xử lý mà vẫn mang lại hiệu suất xử lý Diazinon cao.
KẾT LUẬN
1. Đã tổng hợp thành công vật liệu Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4 bằng phương pháp sol- gel kết hợp thủy nhiệt.
- Vật liệu thu được có từ tính, độ từ bão hồ Ms của vật liệu Fe- TiO2@SiO2@Fe3O4 là 1,9 (emu/g).
- Vật liệu TiO2 biến tính có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng trong vùng ánh sáng khả kiến.
- Vật liệu thu được có thành phần pha chủ yếu là anatase, bề mặt vật liệu tương đối đồng nhất, hạt đồng đều, kích thước nano.
2. Đã khảo sát sự ảnh hưởng của thành phần Fe3O4 và SiO2 trong vật liệu. Vật liệu Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4 có khả năng xử lý thuốc trừ sâu Diazinon tốt nhất so với các vật liệu Fe3O4, TiO2, Fe-TiO2@Fe3O4, TiO2@SiO2@Fe3O4.
3. Đã khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ TiO2/SF. Hiệu quả xử lý diazinon của vật liệu với các tỉ lệ 1:1, 2:1. 3:1 lần lượt là 67,87; 75,01 và 42,62%, trong đó vật liệu Fe- TiO2@SiO2@Fe3O4 (2:1) cho hiệu quả cao nhất.
4. Đã khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng vật liệu tới hiệu quả xử lý diazinon của vât liệu Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4. Kết quả cho thấy hàm lượng xúc tác 2g/L là tối ưu nhất.
5. Đã khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý Diazinon của vật liệu Fe- TiO2@SiO2@Fe3O4(1:1) với hàm lượng 1g/L, ở pH=4 cho hiệu quả xử lý cao nhất so với các pH=3; 5,2; 7; 9 lên đến 74,24%.
6. Đã khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đến hiệu quả xử lý Diazinon của vât liệu. Kết quả cho thấy với 0.4mM cho hiệu suất xử lý cao do gốc ˙OH sinh ra tăng lên, sẽ đẩy mạnh quá trình phân hủy Diazinon.
7. Đã khảo sát khả năng tái sinh của vật liệu Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4 (1:1), sau tái sinh hiệu suất xử lý của vật liệu gần như không thay đổi so với ban đầu.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Chi cục Bảo vệ thực vật Nghệ An (2008), Báo cáo tổng hợp kết quả thực hiện
đề án “Điều tra, thống kê, đánh giá sơ bộ mức độ ô nhiễm các điểm tồn dư thuốc bảo vệ thực vật trên địa bàn tỉnh Nghệ An và đề xuất phương án xử lý, Nghệ An.
2. Nguyễn Thị Minh Diệp, Trần Thu Quỳnh, Huỳnh Đăng Chính, Nguyễn Xuân Trường (2015), “Nghiên cứu ứng dụng phân hủy chất màu công nghiệp trong thực phẩm bằng vật liệu xúc tác quang hóa khả kiến Zn/ZnO/TiO2-Ag”, Tạp Chí Hóa học, T. 53(3) 289-294.
3. Nguyễn Thị Mai Hương, Nghiên cứu chế tạo, tính chất xúc tác quang và ưa
nước của màng tổ hợp TiO2/SiO2 và TiO2/PEG bằng phương pháp sol-gel, Luận án
Tiến sĩ Học viện Khoa học và Công nghệ, tr 5.
4. Nguyễn Mạnh Nghĩa, Nguyễn Thị Huệ (2016), “Nghiên cứu tính chất quang xúc tác của TiO2 pha tạp Fe phủ trên silica-gel”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 32, Số 4, tr24-29.
5. Nguyễn Văn Nội, Vật liệu xúc tác quang vùng khả kiến ứng dụng trong xử lý ô
nhiễm môi trường, nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội.
6. Vương Thị Kim Oanh (2016), Nghiên cứu chế tạo chất lỏng từ trên nền hạt nano Fe3O4 chất lượng cao định hướng cho một số ứng dụng y sinh, Luận án Tiến sĩ
Khoa học vật liệu Học viện Khoa học và Công nghệ, tr9.
7. Sở TN&MT Nghệ An (2010), Báo cáo hiện trạng môi trường tỉnh 5 năm tỉnh
Nghệ An (2006 - 2010), Nghệ An.
8. Theo điều 1, quyết định 3435/QĐ-BNN-BVTV 2018, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.
9. Tổng cục môi trường (2015), Hiện trạng ơ nhiễm mơi trường do hóa chất bảo
vệ thực vật tồn lưu thuộc nhóm chất hữu cơ khó phân hủy tại Việt Nam.
10. Lê Thị Thanh Tuyền, Đào Anh Quang, Trần Thanh Tâm Toàn1, Trương Quý Tùng, Trần Thái Hòa (2018), Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng
phân hủy quang hóa xanh Methylene bằng hệ xúc tác CeO2 – TiO2 nanotubes, Tập
127, Số 1B, 2018, Tr. 15-26.
11. Nguyễn Thị Thu Trang, (2016), Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải
dệt nhuộm bằng vật liệu nano titandioxide pha tạp, Luận án Tiến sĩ, Đại học Tổng
hợp Kỹ thuật Dresden.
12. Nguyễn Đình Triệu (2001), Các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý, Tập 1, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
13. Nguyễn Quốc Tuấn, Nguyễn Trí, Lưu Cẩm Lộc (2007), "Ảnh hưởng của chế độ xử lý xúc tác và điều kiện phản ứng đến hoạt độ quang oxi hóa p-xylen của TiO2 degusa P25", Tạp chí khoa học và cơng nghệ Tập 45(4), tr. 51-59.
Tiếng Anh
14. A. Fujishima, K. Hashimoto and T. Watanabe (1999), TiO2 Photocatalysis: Fundamentals and Applications, Tokyo: BKC Inc.
15. A. Pourzad, H.R. Sobhi, M. Behbahani, et al (2019), “Efficient visible light- induced photocatalytic removal of paraquat using N-doped TiO2@SiO2@Fe3O4 nanocomposite”, Journal of Molecular Liquids, 299 (2), pp. 1-6.
16. Beydoun, D.; Amal, R.; Low, G.K.-C.; McEvoy, S. Novel (2000), “Photocatalyst: Titania-Coated Magnetite. Activity and Photodissolution”, J. Phys. Chem. B, 104, pp. 4387–4396.
17. Congzhi Fu, Xijun Liu, Yuwei Wang, Li Li and Zihao Zhang (2019), “Preparation and characterization of Fe3O4@SiO2@TiO2-Co/rGO magnetic visible light photocatalyst for water treatment”, View Article Online, 9, pp. 20256–20265. 18. Cong Y., Zhang J., Chen F., Anpo M., and He D. (2007), "Preparation, Photocatalytic Activity, and Mechanism of Nano-TiO2 Co-Doped with Nitrogen and Iron (III)", Journal of Physical Chemistry, 111(28), pp. 10618-10623.
19. Cullity B. D., Graham C. D., (2009), Introduction to magnetic materials, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey.
20. D. Q. Hung, W. Thiemann (2002), “Contamination by Selected Chlorinated Pesticides in Surface Waters in Hanoi, Vietnam”, Chemosphere 2002, 47, 357–367.
21. Fan, Y.; Ma, C.; Li, W.; Yin, Y. (2012), “Synthesis and properties of Fe3O4/SiO2/TiO2 nanocomposites by hydrothermal synthetic method”, Mater. Sci. Semicond. Process. 2012, (15), 582–585.
22. Fang Wang, Manhong Li, Lifang Yu (2017), “Corn-like, recoverable γ- Fe2O3@SiO2@TiO2 photocatalyst induced by magnetic dipole interactions”,
Scientific Reports, 7(1), pp. 1-10.
23. F. P. Carvalho, J. P. Villeneuve, C. Cattini, I. Tolosa, D. D. Thuan, D. D. Nhan (2008), „Agrochemical and Polychlorobyphenyl (PCB) Residues in the Mekong River Delta, Vietnam”, Mar. Pollut. Bull. 2008, 56, 1476–1485.
24. Gad-Allah, T.A.; Fujimura, K.; Kato, S.; Satokawa, S.; Kojima, T. (2008), “Preparation and characterization of magnetically separable photocatalyst (TiO2/SiO2/Fe3O4): Effect of carbon coating and calcination temperature”, J. Hazard. Mater, 154, 572–577.
25. G. Braun, M. Braun (2019), Pesticides and antibiotics in permanent rice, alternating rice-shrimp and permanent shrimp systems of the coastal Mekong Delta, Vietnam, Environment International 127, 442-451.
26. Hashimoto K., Irie H., Fujishima A. (2005), "TiO2 Photocatalysis: A Historical Overview and Future Prospects", Japanese Journal of Applied Physics 44(12), pp. 8269-8285.
27. Hongfei Liu, Zhigang Jia, Shengfu Ji, Yuanyuan Zheng, Ming Li, Hao Yang (2011), Synthesis of TiO2/SiO2@Fe3O4 magnetic microspheres and their properties
of photocatalytic degradation dyestuff, Catalysis Today 175, 293–298.
28. Jayant Dharma (2009), Simple Method of Measuring the Band Gap Energy Value of TiO2 in the Powder Form using a UV/Vis/NIR Spectrometer, Perkin Elmer,
Shelton, USA.
29. Khoiriah Khoiriah, Diana Vanda Wellia, Jarnuzi Gunlazuardi, and Safni Safni (2020), “Photocatalytic Degradation of Commercial Diazinon Pesticide Using C,N- codoped TiO2 as Photocatalyst”, Indones. J. Chem, 20 (3), pp. 587 – 596.
30. Liu S. X., Chen X. Y., Chen X. (2007), "A TiO2/AC composite photocatalyst with high activity and easy separation prepared by a hydrothermal method", Journal
of Hazardous Materials 143, pp. 257-263.
31. Long, R.Q., Yang, R.T. (2000), “Characterization of Fe-ZSM-5 catalyst for selective catalytic reduction of nitric oxide by ammonia” Journal of Catalysis 194
(1), 80–90.
32. Marc Lamers, Maria Anyusheva (2011), “Pesticide Pollution in Surface- and Groundwater by Paddy Rice Cultivation: A Case Study from Northern Vietnam”,
Clean – Soil, Air, Water 2011, 39 (4), 356–361.
33. Michael K. Seery, Reenamole George, Patrick Floris, Suresh C. Pillaib (2007), “Silver doped titanium dioxide nanomaterials for enhanced visible light photocatalysis”, Journal of Photochemistry and PhotobiologyA: Chemistry,189, pp
258–263.
34. M Mahato, S Mukherjee and T Mishra (2019), Development of magnetically separable mesoporous N doped TiO2-SiO2 coated Fe3O4 nanomaterial as solar photocatalyst for environmental application, Materials Research Express, 6, 1591- 2053.
35. Nguyen Hung Minh, Tu Binh Minh (2017), Pollution sources and occurrences
of selected persistent organic pollutants (POPs) in sediments of the Mekong Rive delta, South Vietnam, Chemosphere 67,1794–1801.
36. N. Sakai, A. Fujishima, T. Watanabe and K. Hashimoto (2003), J. Phys.
Chem. B,107, 1028.
37. Pham Manh Hoai, Nguyen Thuy Ngoc (2010), Recent levels of organochlorine pesticides and polychlorinated biphenyls in sediments of the sewer system in Hanoi, Vietnam, Environmental Pollution 158, 913–92.
38. Pham Manh Hoai, Zita Sebesvarib (2011), Pesticide pollution in agricultural areas of Northern Vietnam: Case study in Hoang Liet and Minh Dai commune,
Environmental Pollution 159, 3344-3350.
39. Shi, F.; Li, Y.; Zhang, Q.; Wang, H. (2012), Synthesis of Fe3O4/C/TiO2 magnetic photocatalyst via vapor phase hydrolysis. Int. J. Photoenergy, 2012, 1–8.
40. Saeid Salamat, Habibollah Younesi (2017), “Synthesis of magnetic core–shell Fe3O4@TiO2 nanoparticles from electric arc furnace dust for photocatalytic degradation of steel mill wastewater”, Royal Society Of Chemistry, 7, pp.19391–
19405.
41. Trinh Thi Tham, Hoang Quoc Anh (2019), Distributions and seasonal variations of organochlorine pesticides, polychlorinated biphenyls, and polybrominated diphenyl ethers in surface sediment from coastal areas of central Vietnam, page 29, Marine Pollution Bulletin 144, 28-35.
42. Tryba B., Morawski A. W., Inagaki M., Toyoda M. (2006), "Effect of the carbon coating in Fe-C-TiO2 photocatalyst on phenol decomposition under UV irradiation via photo-Fenton process", Chemosphere, 64, pp. 1225-1232.
43. Vũ Thị Kim Oanh (2012), Nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy của
vật liệu tổ hợp quang xúc tác biến tính từ TiO2 đối với thuốc trừ sâu, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên.
44. Wang X., Tang Y., Leiw M. Y., Lim T. T. (2011), "Solvothermal synthesis of Fe-C codoped TiO2 nanoparticles for visible-light photocatalytic removal of emerging organic contaminants in water", Applied Catalysis A: General, 409-410,
pp. 257-266.
45. Xiyan Li, Dapeng Liu, Shuyan Song, and Hongjie Zhang (2014),
Fe3O4@SiO2@TiO2-@Pt Hierarchical Core-Shell Microspheres: Controlled Synthesis, Enhanced Degradation System, and Rapid Magnetic Separation to Recycle, Crystal Growth & Design, 14, 5506-5511.
46. Zahra Amini, Mohammad Hadi Givianrad, Seyd Waqif Husain, Parviz Aberoomand Azar & Mohammad Saber-Tehrani (2009), Cu-S cooping TiO2/SiO2 and TiO2/SiO2/Fe3O4 core-shell nanocomposites as a novel purple LED illumination active photocatalyst for degradation of diclofenac: the effect of different cavenger agents and optimization, Chemical Engineering Communications, 0098-6445 (Print) 1563-5201 (Online).
PHỤ LỤC
Phụ lục 1. Danh sách các thuốc bảo vệ thực vật chứa hoạt chất Diazinon
TT TÊN HOẠT CHẤT - NGUYÊN LIỆU (COMMON NAME) TÊN THƢƠNG PHẨM (TRADE NAME) ĐỐI TƢỢNG PHÒNG TRỪ (CROP/PEST) TỔ CHỨC ĐỀ NGHỊ ĐĂNG KÝ (APPLICANT) 1 Diazinon (min 95 %) Agrozinon
60 EC Sâu đục thân/ lúa Công ty TNHH Alfa (Sài gòn) Azinon
50 EC Sâu đục thân, bọ trĩ/ lúa
Công ty TNHH Anh Dầu Tiền
Giang Basitox
5GR, 10GR
5GR: sâu đục thân, sâu năn/lúa;
tuyến trùng/hồ tiêu
10GR: sâu đục thân, sâu năn/
lúa Công ty CP BVTV I TW Basutigi 10GR, 40EC, 50EC
10GR, 50EC: sâu đục thân/
lúa, sâu đục quả/ lạc
40EC: sâu đục thân/ lúa
Công ty CP Vật tư NN Tiền
Giang
Binhnon
40 EC bọ xít, sâu đục thân/ lúa
Bailing Agrochemical Co., Ltd Cazinon 10 GR, 50EC
10GR: sâu đục thân/ lúa, tuyến
trùng/ ngô, ve sầu/ cà phê
50EC: sâu đục thân/ lúa, bọ xít/
mía
Cơng ty CP TST Cần Thơ
Danasu 10 GR, 40EC,
50EC
10GR: sâu đục thân/ ngô, rệp
sáp/ cà phê, tuyến trùng/ hồ tiêu
40EC: sâu ăn lá/ ngô, sâu đục
thân/ lúa
50EC: sâu đục quả/ đậu tương,
mọt đục quả/ cà phê Công ty TNHH XNK Quốc tế SARA Diaphos 10GR, 50EC
10GR: sâu đục thân/ lúa, ca
cao; rệp gốc/ cà phê
50EC: sâu đục thân/ ngô; sâu
đục quả, mọt đục cành/ cà phê Công ty CP BVTV Sài Gòn Diazan 10GR, 40EC, 50EC, 60EC
10GR: sâu đục thân/ lúa, ngô,
điều; rệp sáp rễ/ cà phê
40EC: sâu cuốn lá, bọ trĩ/ lúa;
bọ trĩ, sâu đục thân/ điều
50EC: sâu đục thân, sâu cuốn
lá/ lúa, ngơ; dịi đục thân/ đậu tương; sâu đục thân/ cà phê, sâu đục thân/ điều
60EC: sâu đục thân/ lúa; dịi
đục thân/ đậu tương
Cơng ty CP Tập đoàn Lộc Trời Diazol 10GR, 50EW, 60 EC
10GR: sâu đục thân/ lúa, cà phê 50EW: sâu cuốn lá, sâu đục
thân, nhện gié/ lúa; mọt đục cành/cà phê
60EC: sâu đục thân/ ngô, sâu
xanh/ lạc
Công ty TNHH Adama Việt
Nam
Kayazinon
40EC sâu cuốn lá/ lúa, rệp/ mía
Arysta LifeScience
Ltd
Phantom 60EC
sâu đục quả/ đậu tương; sâu đục thân, sâu đục bẹ/ lúa
Asiatic Agricultural Industries Pte Ltd. Subaru 10GR, 40 EC
10GR: sâu đục thân/ lúa, sâu
đục quả/ đậu tương
40EC: sâu đục thân/ lúa
Công ty TNHH TM - DV Thanh Sơn Hóa
Nơng Tizonon
50 EC Sâu đục thân/ lúa
Công ty TNHH - TM Thái Phong Vibasu 5GR, 10GR, 10BR, 40EC, 50EC
5GR, 40EC: sâu đục thân/ lúa 10GR: sâu đục thân/ lúa, ngô 10BR: sâu xám/ ngô
50EC: bọ xít, sâu đục thân/ lúa
Cơng ty CP Thuốc sát trùng Việt Nam 2 Diazinon 6% (30%) + Fenobucarb 4% (20%) Vibaba 10GR, 50EC
10GR: sâu đục thân/ lúa 50EC: sâu đục thân/ lúa; sâu
đục quả/ đậu tương
Công ty CP Thuốc sát trùng
Việt Nam