Hằng số tốc độ phản ứng được tính dựa trên phương trình động học Langmuir-Hinshelwood được trình bày trong bảng 3.9.
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ đầu vào của phenol tới hằng số tốc độ và hiệu suất phân hủy phenol
Nồng độ Phenol (mg/l) Hiệu suất xử lý sau 120 phút (%) k’ (phút-1) R2 5 98,12 0,0343 0,9793 10 97,3 0,0285 0,957 20 91,54 0,019 0,9765 30 77,07 0,011 0,9246 40 58,63 0,0068 0,9772 60 52,56 0,0067 0,9588
Ảnh hưởng của nồng độ đầu vào của phenol được nghiên cứu. Kết quả chỉ ra rằng khi tăng nồng độ phenol thì tốc độ phân hủy Phenol giảm đi cụ thể có thể thấy tốc độ giảm ở hệ số k’ trong phương trình động học L-H. Hệ số k’ giảm từ 0,0343
phút-1 ở nồng độ 5 mg/l xuống chỉ còn 0,019 phút-1 ở nồng độ 20 mg/l. Đồng thời hiệu suất xử lý cũng giảm theo khi tăng nồng độ phenol lên từ 98% ở 5 mg/l xuống còn 52 % ở nồng độ 60 mg/l. Cơ chế của quang xúc tác quang hóa dị thể gồm hai giai đoạn: (1) giai đoạn các chất phản ứng được hấp phụ lên bề mặt của xúc tác, và (2) giai đoạn phản ứng giữa các hợp chất hữu cơ và các gốc hydroxyl tạo ra trên bề mặt pha hấp phụ. Trong đó, giai đoạn 1 diễn ra nhanh, còn giai đoạn 2 diễn ra chậm. Khi tăng nồng độ phenol, dẫn tới số lượng các phân tử phenol và dẫn xuất của phenol bị hấp phụ trên bề mặt xúc tác cũng tăng lên, làm giảm số lượng tâm hoạt động có khả năng hấp phụ các nhóm anion hydroxyl, do đó làm giảm số gốc hydroxyl tự do tạo thành, kết quả là hiệu quả xử lý giảm đi [17, 23].
Tốc độ phân hủy của Phenol tại nồng độ Phenol 20 mg/l khi sử dụng vật liệu quang xúc tác Fe- TiO2/tro trấu là khoảng 0,019 phút-1 sau 120 phút chiếu sáng là tương đối cao khi so sánh với một số nghiên cứu trước đây. Nhóm tác giả C. Silva và cộng sự (2009) đã nghiên cứu xử lý Phenol bằng xúc tác TiO2 dạng nano và hằng số tốc độ k’ nằm trong khoảng 0,0152 – 0,0204 sau 4 giờ chiếu sáng [17]. Một nhóm tác giả khác là Xiao và cộng sự (2008) nghiên cứu đã nghiên cứu xử lý Phenol bằng xúc tác TiO2 biến tính với SiO2/C tại 950 oC- vật liệu TiO2/GC-950 kết quả đưa ra hằng số tốc độ là 0,012 phút-1 sau 120 phút chiếu sáng [43]. Nhóm tác giả Ch.Chiou và cộng sự (2008) nghiên cứu xử lý Phenol bằng vật liệu TiO2 sử dụng 1,77 mM H2O2 thì sau 180 phút chiếu sáng hằng số tốc độ phản ứng đưa ra là 0,014 phút-1
[14].
3.3.2. Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hƣởng lên tốc độ phân hủy Phenol 3.3.2.1. Nghiên cứu ảnh hƣởng của pH lên tốc độ phân hủy Phenol
Thí nghiệm đánh giá pH được thực hiện tại pH = 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8. Dung dịch Phenol ban đầu sẽ được điều chỉnh pH bằng dung dịch NaOH 1 N và HCl 1N. Thí nghiệm được tiến hành ở nồng độ Phenol 20 mg/l, nồng độ xúc tác 1,2g/l, sử dụng bóng đèn compact 36 w. Kết quả được chỉ ra ở hình 3.11 và bảng 3.9.