1.4.2.4. Phƣơng pháp khử hóa học
Khử p-nitrophenol: Sử dụng NaBH4 làm tác nhân khử p-nitrophenol thành p-
aminophenol. Khi cho tác dụng hidro mới sinh với hợp chất nitro, nhóm nitro bị khử thành nhóm amino:
C6H5NO2 + 6H → C6H5NH2 + 2H2O
Quá trình khử hợp chất nitro trải qua một số giai đoạn trung gian. Trong môi trƣờng axit, phản ứng xảy ra mãnh liệt, lúc đầu tạo ra hợp chất nitrozo, sau đó đến dẫn xuất hidroxylamin và nếu khử tiếp sẽ đến amin:
C6H5NO2 → C6H5NO → C6H5NH(OH) → C6H5NH2
Trong môi trƣờng kiềm, phản ứng xảy ra yếu hơn và sản phẩm cuối cùng là dẫn xuất hidroxylamin bị ngƣng tụ thành sản phẩm trung gian khá phức tạp.
1.4.3. Cơ chế của q trình oxi hóa hồn tồn p-nitrophenol
Từ p-nitrophenol dƣới tác nhân của xúc tác oxi hóa có thể bị oxi hóa hoàn
toàn theo phản ứng:
CO2 + H2O + NO3 -
Hợp chất nitrophenol sau nhiều giai đoạn trung gian bị chuyển hóa thành các sản phẩm: CO2, NO3-, H2O. Phƣơng pháp này thƣờng đƣợc kết hợp với các tác nhân
oxy hoá khác nhƣ ozon, H2O2,... hoặc điện hóa học.
Một trong những cơng nghệ cao hiện nay đƣợc quan tâm là cơng nghệ xử lí
p-nitrophenol và các hợp chất hữu cơ ơ nhiễm trong nƣớc dựa trên các q trình oxi
hóa nâng cao. Các q trình oxi hóa nâng cao đƣợc định nghĩa là những q trình phân hủy oxi hóa dựa vào gốc tự do hoạt động HO đƣợc tạo ra ngay trong quá trình xử lí. Gốc HO là tác nhân oxi hóa mạnh nhất đến nay, có khả năng phân hủy khơng lựa chọn chất hữu cơ dù khó phân hủy nhất, biến chúng thành các chất vô cơ không
OH
NO2
trên vật liệu xúc tác Pt/TiO2-xNx có mặt H2 và O2 đều tạo ra gốc HO..
Với Fe/SBA trong q trình oxy hóa, Fe3+ xúc tác cho quá trình phân hủy H2O2 tạo nên gốc tự do HO..
Fe3+ + H2O2 → HO2 + H+ + Fe2+ Fe2+ + H2O2 → HO + HO- + Fe3+
Với Pt/TiO2-xNx có mặt H2 và O2, khi ánh sáng chiếu lên bề mặt vật liệu SBA, ánh sáng sẽ truyền toàn bộ năng lƣợng của các photon cho electon liên kết. Năng lƣợng này đủ lớn làm cho electron đó đƣợc giải phóng khỏi mối liên kết trở thành electron tự do đi từ mạng tinh thể TiO2 sang Pt. O2 sẽ nhận e từ nguồn này để khử O2→ O-
Mặt khác, khi electron liên kết đƣợc giải phóng thì nó sẽ để lại lỗ trống, lỗ trống mang điện dƣơng nên lấy e từ Pt, Pt chuyển thành Pt2+, H2 dễ dàng nhƣờng e cho Pt2+ trở thành H+ nhƣ hình 1.20.
Gốc HO.tác dụng với p-NP tạo các sản phẩm trung gian rồi cho sản phẩm
cuối cùng là H2O và CO2 (hình 1.21) hv 2H+ = H2 O2 O- . OH e TiO2