CHƢƠNG 2 : THỰC NGHIỆM
2.5. Khảo sát hoạt tính xúc tác
2.5.1. Xác định dung lƣợng hấp phụ Diazinon của vật liệu
a. Khảo sát thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu
Cho vào bình nón 0,05 gam vật liệu và 100 ml dung dịch Diazinon có nồng độ ban đầu 5 ppm (C0), lắc dung dịch. Sau 30, 60, 90, 120, phút lấy mẫu 1 lần, đem xác định lƣợng Diazinon còn lại trong dung dịch (Ct), rồi tính lƣợng chất bị hấp phụ (qt).
Dựa vào đồ thị sự phụ thuộc qt vào thời gian, suy ra thời gian cân bằng hấp phụ của vật liệu.
b. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại
Lấy 4 bình nón, cho vào mỗi bình 0,05 gam vật liệu và 100 ml dung dịch Diazinon có nồng độ ban đầu khác nhau (C0 = 2,5; 5; 10 và 25 ppm). Lắc dung dịch trong khoảng thời gian cân bằng hấp phụ. Sau đó, xác định lƣợng Diazinon cịn lại trong dung dịch (Ct) từ đó tính đƣợc dung lƣợng hấp phụ của vật liệu (q (mg/g)).
Vẽ đồ thị q/Ct phụ thuộc Ct, từ đó xác định đƣợc các hệ số của phƣơng trình Langmuir và dung lƣợng hấp phụ cực đại (qmax).
2.5.2. Thí nghiệm khảo sát hoạt tính xúc tác vật liệu đối với Diazinon
Lấy 0,05 g vật liệu khuấy trong 100 ml dung dịch Diazinon có nồng độ xác định trƣớc khi làm thí nghiệm, để trong tối 30 phút, sau đó chiếu sáng bằng đèn Compact 30W. Sau những khoảng thời gian nhất định là 1h, 2h, 3h, 4h, 5h và 6h rồi đem xác định lƣợng Diazinon còn lại trong dung dịch (Ct), rồi tính hiệu suất xử lý.
2.5.3. Khảo sát khả năng hạn chế quá trình lan truyền của Diazinon từ đất ra nƣớc nƣớc
Ta trộn đều 500 gam đất với 500 ml Diazinon 10 mg/L, rồi ngâm trong 24h. Sau đó để đất khơ tự nhiên ta đƣợc đất tẩm Diazinon với hàm lƣợng đƣợc xác định lại trƣớc mỗi thí nghiệm.
Trộn đất với xúc tác
Cân lần lƣợt 30g đất rồi trộn đều với các lƣợng vật liệu nano composit N- ZnO/Fe-Bentonit khác nhau, lần lƣợt là 0; 0,3; 0,6 g vật liệu xúc tác, ta đƣợc hỗn hợp đất - xúc tác có tỷ lệ 0%; 1% và 2% xúc tác trên đất theo khối lƣợng.
a) Khảo sát khả năng hấp phụ Diazinon của đất
Lấy 4 bình nón, cho vào mỗi bình 2 g vật liệu và 10 ml dung dịch Diazinon có nồng độ ban đầu khác nhau (C0 = 2,5; 5; 10 và 25 ppm). Lắc dung dịch trong thời gian cân bằng hấp phụ. Sau đó, xác định lƣợng Diazinon cịn lại trong dung dịch (Ct) từ đó tính đƣợc dung lƣợng hấp phụ của đất q (kg/g). Xây dựng mơ hình Freudlich lnq phụ thuộc vào lnCt để xác định hằng số hấp phụ K, n.
b) Khảo sát khả năng phân hủy và rửa trôi Diazinon
Rải 30 g các mẫu đất – xúc tác 0%, 1% và 2% lên phễu buchner có đƣờng kính 10 cm để lớp đất có độ dày 0,5 cm, chiếu sáng bằng đèn compact 30W ở trên cách phễu khoảng 15 cm, đặt dƣới phễu buchner bình thu nƣớc rỉ ra. Hằng ngày tƣới nƣớc lên đất trên phễu. Lƣợng nƣớc tƣới đƣợc tính tƣơng đƣơng với 3 mức khác nhau: mƣa nhỏ (2mm/ ngày), mƣa vừa (4mm/ ngày) và mƣa to (8mm/ ngày).
Hình 2.3. Lượng mưa hàng tháng của Hà Nội năm 2015
Tính tốn lƣợng nƣớc tƣới hằng ngày ta dựa vào lƣợng mƣa hàng tháng tại Hà Nội năm 2015. Từ lƣợng mƣa trên hình 2.5 ta chọn ra 3 mức là mƣa nhỏ, mƣa vừa và mƣa to.
Lƣợng mƣa 1 mm tƣơng đƣơng với 1 lít nƣớc mƣa trên diện tích 1 m2 . Qui đổi về diện tích mặt phễu Buchner có đƣờng kính 10cm nhƣ sau: S = 3,14.r2 = 3,14.0,052 = 7,85.10-3 (m2)
- Mƣa nhỏ: 60 mm/ tháng → 2 mm/ ngày → lƣợng nƣớc tƣới lên đất hằng ngày là 2x7,85.10-3.1000 = 15,7 ml.
- Mƣa vừa: 120 mm/ tháng → 4 mm/ ngày → lƣợng nƣớc tƣới lên đất hằng ngày là 4x7,85.10-3.1000 = 31,4 ml.
- Mƣa to: 240 mm/ tháng → 8 mm/ ngày → lƣợng nƣớc tƣới lên đất hằng ngày là 8x7,85.10-3.1000 = 62,8 ml.
Thí nghiệm đƣợc tiến hành trong 5 ngày trong điều kiện phòng, chiếu sáng bằng đèn compact 30W. Sau 5 ngày ta lấy mẫu đất và nƣớc thải trong bình buchner để phân tích.
- Quy trình chiết đất nhƣ sau: lấy 1 gam đất cho vào 10 ml n-hexan lắc 10 phút rồi chiết siêu âm tiếp 10 phút.
- Quy trình chiết Diazinon trong nƣớc nhƣ sau: lấy 1 ml nƣớc thải với 1ml n-hexan chiết siêu âm trong 10 phút.
Sau đó đem dịch mẫu đi phân tích bằng phƣơng pháp GC.
Thí nghiệm điều kiện ánh sáng tự nhiên đƣợc thực hiện trong 5 ngày ngoài trời và đƣợc tƣới nƣớc từng ngày theo từng mức. Sau 5 ngày ta lấy mẫu đất và nƣớc thải phân tích nhƣ trên.
2.6. Phƣơng pháp xác định Diazinon
Diazinon đƣợc xác định bằng phƣơng pháp sắc ký khí (GC).
Nguyên tắc của phương pháp: mẫu sau khi trải qua q trình sắc ký khí ở hệ thống sắc ký (GC) sẽ rời khỏi cột tách dƣới dạng các cấu tử ở các thời điểm khác nhau và lần lƣợt đi vào detector, tại đây chúng đƣợc chuyển thành các tín hiệu điện. Tín hiệu điện này sẽ đƣợc khuếch đại sau đó chuyển sang tích phân kế có máy tính để xử lý các tín hiệu và đƣợc chuyển sang bộ phận in kết quả dƣới dạng các đỉnh (peak) ứng với các cấu tử gọi là sắc ký đồ họa. Thời gian lƣu của peak là đại lƣợng đặc trƣng định tính của chất cần phân tích. Diện tích của peak là thƣớc đo định lƣợng cho từng chất trong hỗn hợp nghiên cứu.
Hàm lƣợng Diazinon đƣợc định lƣợng bằng thiết bị sắc ký khí GC Shimazu với các thơng số, điều kiện phân tích đƣợc thể hiện ở phụ lục 2.
Đường chuẩn của Diazinon: Để xây dụng đƣờng chuẩn Diazinon, ta pha Diazinon ở các nồng độ 20, 100, 200, 500, 1000 ppb rồi xác định bằng phƣơng pháp sắc ký khí GC. Các giá trị diện tích peak đƣợc đƣa ra ở bảng 2.1.
Bảng 2.1. Sự phụ thuộc của diện tích peak vào nồng độ của dung dịch Diazinon
Nồng độ dung dịch
Diazinon(ppb) 20 100 200 500 1000
Hình 2.4. Đường chuẩn xác định nồng độ Diazinon
Nhận xét: Giá trị hồi quy R2 = 0,9975 của đƣờng chuẩn Diazinon cho thấy đƣờng chuẩn có độ tin cậy cao.