trong q trình điện phân khơng có màng ngăn
(Điều kiện điện phân: bình điện phân khơng có màng ngăn; anot: Ti dạng
tấm được phủ TiO2, RuO2. IrO2 ; catot: tấm thép khơng gỉ; mật độ dịng: 0,5A/dm2 ; hàm lượng NaCl: 3g/l; nhiệt độ dung dịch: 25o
C)
Thời gian điện
phân, tđp, phút 0 15 30 45 60 CMNP, mg/l 115,78 73,51 47,72 22,93 5,91
pH 6,3 6,7 7,1 7,5 7,9
H, % 0 36,51 58,78 80,19 94,89 Ngồi ra, chúng tơi cịn thấy trong q trình điện phân MNP cũng dẫn đến sự thay đổi pH của dung dịch (Bảng 3.25). Tuy nhiên, nếu so sánh kết quả đo hàm lƣợng MNP trong các dung dịch có pH khác nhau (Bảng 3.24) và kết quả đo sự thay đổi pH dung dịch trong quá trình điện phân ghi trong Bảng 3.25 thì ta có thể đi đến kết luận là MNP đã bị chuyển hóa và phân hủy chủ yếu do kết quả phản ứng oxi hóa khử điện hóa là chính chứ khơng phải do sự biến đổi pH môi trƣờng (do tự tạo hoặc do kết quả quá trình điện phân) gây ra.
3.3.1.2. Ảnh hưởng của mật độ dòng đến hiệu suất phân hủy MNP bằng phương pháp điện phân khơng có màng ngăn phương pháp điện phân khơng có màng ngăn
Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của mật độ dòng đến hiệu suất phân hủy MNP đƣợc dẫn trên Bảng 3.26 dƣới đây.
Bảng 3.26. Sự phân hủy MNP theo mật độ dịng (A/dm2) ở mơi trƣờng pH=6, bằng phƣơng pháp điện phân khơng có màng ngăn Thời
gian điện phân, t,
phút
MNP
I = 0,5A/dm2 I = 1,0A/dm2 I = 1,5A/dm2 CMNP, mg/l H, % CMNP, mg/l H, % CMNP, mg/l H, % 0 115,78 0 115,78 0 115,78 0 15 73,51 36,51 66,01 42,98 23,57 79,64 30 47,72 58,78 10,92 83,46 1,62 98,60 45 22,93 80,19 0,56 99,52 0,17 99,85 60 5,91 94,89 0 100 0 100
Từ kết quả ghi trên Bảng 3.26 ta nhận thấy: Hiệu suất phân hủy MNP tăng khi
mật độ dòng tăng. Ở mật độ dòng 0,5A/dm2
sau 60 phút điện phân, hiệu suất phân hủy MNP đạt 94,89%, cùng ở thời gian ấy, ở mật độ dòng 1A/dm2
và 1,5A/dm2 lƣợng MNP bị phân hủy hoàn toàn, hiệu suất phân hủy đạt 100%. Tuy nhiên, ở mật độ dòng 1,5 A/dm2
cho hiệu suất phân hủy MNP (99,85%) cao hơn so với hiệu suất phân hủy MNP (99,52%) ở mật độ dòng 1,0 A/dm2
sau 45 phút điện phân.
3.3.2. Khảo sát khả năng phân hủy DNP
3.3.2.1. Ảnh hưởng của môi trường pH ban đầu đến hiệu suất phân hủy DNP bằng phương pháp điện phân
Trong Bảng 3.27 dẫn kết quả xác định hiệu suất điện phân DNP trong các
dung dịch có nồng độ ban đầu là 143,73 mg/ml, và có mơi trƣờng pH ban đầu khác nhau theo thời gian điện phân (điều kiện điện phân: bình điện phân khơng có màng ngăn; anot: dạng tấm phủ TiO2, RuO2. IrO2; catot: tấm thép khơng gỉ; mật độ dịng: 1A/dm2; hàm lƣợng phụ gia NaCl 3g/l; nhiệt độ 25o
Bảng 3.27. Ảnh hƣởng của pH tới hiệu suất phân hủy điện hóa của DNP Thời gian điện phân, tđp, phút pH = 3 pH = 6 pH = 9 CDNP, mg/l H, % CDNP, mg/l H, % CDNP, mg/l H, % 0 143,73 0 143,73 0 143,73 0 15 2,28 98,41 12,69 91,17 28,42 80,23 30 0,16 99,89 2,29 98,41 4,20 97,08 45 0 100 0,05 99,96 0,8 99,44 60 0 100 0 100
Từ Bảng 3.27 ta nhận thấy sự tăng pH từ 3 đến 9 của dung dịch điện phân có ảnh hƣởng, nhƣng không đáng kể tốc độ phân hủy DNP. Sau 45 phút điện phân dung dịch, ở pH =3, lƣợng DNP bị phân hủy hoàn toàn, hiệu suất phân hủy đạt 100%; trong khi đó ở pH = 6, hiệu suất phân hủy DNP đạt 99,96%, còn ở pH = 9, hiệu suất phân hủy DNP đạt 99,44%. Sau 60 phút điện phân, lƣợng DNP ở pH = 6 và pH = 9 đều bị phân hủy hết (100%). Điều này cho thấy hoạt tính điện hóa của DNP cũng theo quy luật nhƣ đối với MNP là tƣơng đối ổn định trong mơi trƣờng có pH khác nhau.
Bảng 3.28. Sự biến đổi nồng độ DNP theo thời gian và pH dung dịch trong quá trình điện phân khơng có màng ngăn
(Điều kiện điện phân: bình điện phân khơng có màng ngăn; anot: Ti dạng tấm được
phủ TiO2, RuO2. IrO2 ; catot: tấm thép khơng gỉ; mật độ dịng: 1A/dm2; hàm lượng NaCl: 3g/l; nhiệt độ dung dịch: 25o
C)
Thời gian điện phân, tđp, phút 0 15 30 45 60 CDNP, mg/l 143,73 12,69 2,29 0,05 0
Ph 6,0 6,3 6,7 7,2 7,6
H,% 0 91,17 98,41 99,96 100
Từ kết quả ghi trong Bảng 3.28 ta còn nhận thấy, giống nhƣ trƣờng hợp điện phân MNP, trong quá trình điện phân DNP cũng dẫn đến sự thay đổi Ph của dung dịch. Tuy nhiên, nếu so sánh kết quả đo hàm lƣợng DNP trong các dung dịch có Ph khác nhau (Bảng 3.27) và kết quả đo sự thay đổi Ph dung dịch trong quá trình điện phân ghi trong Bảng 3.28 thì ta có thể đi đến kết luận là DNP đã bị chuyển hóa và phân hủy chủ yếu do kết quả phản ứng oxi hóa khử điện hóa là chính chứ khơng
phải do sự biến đổi pH môi trƣờng (do tự tạo hoặc do kết quả quá trình điện phân) gây ra. Kết luận này cũng giống nhƣ trƣờng hợp điện phân MNP.
3.3.2.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến hiệu suất phân hủy DNP bằng phương pháp điện phân khơng có màng ngăn
Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của mật độ dòng đến hiệu suất phân hủy DNP đƣợc dẫn trên Bảng 3.29 dưới đây.
Bảng 3.29. Sự phân hủy DNP theo mật độ dòng (A/dm2
) ở môi trƣờng pH=6, bằng phƣơng pháp điện phân khơng có màng ngăn Thời gian
điện phân, phút
DNP
I = 0,5A/dm2 I = 1,0A/dm2 I = 1,5A/dm2 CDNP mg/l H, % CDNP mg/l H, % CDNP mg/l H, % 0 143,73 0 143,73 0 143,73 0 15 61,52 57,20 12,69 91,17 8,71 93,94 30 7,67 94,66 2,29 98,41 0,17 99,88 45 2,77 98,07 0,05 99,96 0 100 60 0,12 99,92 0 100
Qua kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của mật độ dòng đến hiệu suất phân hủy DNP đƣợc dẫn trên Bảng 3.29 ta nhận thấy: Khi mật độ dịng tăng thì tỉ lệ thuận với nó, hiệu suất phân hủy DNP bằng phƣơng pháp điện phân cũng tăng. Ở mật độ dòng 0,5A/dm2 sau 60 phút điện phân, hiệu suất phân hủy DNP đạt 99,92%, cùng ở thời gian ấy, ở mật độ dòng 1A/dm2
lƣợng DNP đã bị phân hủy hoàn toàn 100%. Tuy nhiên, ở mật độ dòng 1,5 A/dm2
cho hiệu suất phân hủy DNP (100%) chỉ mất 45 phút điện phân.
3.3.3. Khảo sát khả năng phân hủy TNP
3.3.3.1. Ảnh hưởng của môi trường pH ban đầu đến hiệu suất phân hủy TNP bằng phương pháp điện phân
Trong Bảng 3.30 dƣới đây dẫn kết quả xác định hiệu suất điện phân TNP trong các dung dịch có nồng độ ban đầu là 152,7 mg/ml, và có mơi trƣờng pH ban đầu khác nhau theo thời gian điện phân (điều kiện điện phân: bình điện phân khơng có màng ngăn; anot: dạng tấm phủ TiO2, RuO2. IrO2; catot: tấm thép khơng gỉ; mật độ dịng: 1A/dm2; hàm lƣợng phụ gia NaCl 3g/l; nhiệt độ 25o
Từ kết quả dẫn trên Bảng 3.30 ta nhận thấy cũng giống nhƣ trƣờng hợp điện phân MNP, DNP thì sự tăng pH từ 3 đến 9 của dung dịch điện phân có ảnh hƣởng, nhƣng không đáng kể tốc độ phân hủy TNP. Sau 60 phút điện phân dung dịch, ở pH =3, lƣợng TNP bị phân hủy với hiệu suất 99,89%; ở pH = 6, hiệu suất phân hủy TNP đạt 99,87%, còn ở pH = 9, hiệu suất phân hủy TNP đạt 99,92%. Điều này cho thấy hoạt tính điện hóa của TNP cũng giống nhƣ MNP, DNP là tƣơng đối ổn định trong môi trƣờng có pH khác nhau.
Bảng 3.30. Ảnh hƣởng của pH tới hiệu suất phân hủy điện hóa của TNP Thời gian điện phân, tđp, phút pH = 3 pH = 6 pH = 9 CTNP, mg/l H, % CTNP, mg/l H, % CTNP, mg/l H, % 0 152,7 0 152,7 0 152,7 0 15 76,27 50,05 82,32 46,09 75,82 50,348 30 16,01 89,51 16,23 89,37 14,42 90,56 45 3,55 97,67 4,08 97,33 2,67 98,25 60 0,16 99,89 0,21 99,87 0,12 99,92
Bảng 3.31. Sự biến đổi nồng độ TNP theo thời gian và pH dung dịch trong q trình điện phân khơng có màng ngăn
(Điều kiện điện phân: bình điện phân khơng có màng ngăn; anot: Ti dạng tấm
được phủ TiO2, RuO2. IrO2 ; catot: tấm thép khơng gỉ; mật độ dịng: 1A/dm2; hàm lượng NaCl: 3g/l; nhiệt độ dung dịch: 25o
C)
Thời gian điện phân, tđp, phút
0 15 30 45 60
CTNP, mg/l 156,73 82,32 16,23 4,08 0,21
pH 6.3 6,6 7,3 7,8 8,7
H, % 0 46,09 89,37 97,33 99,87 Ngồi ra, ta cịn nhận thấy từ kết quả ghi trong Bảng 3.31 là trong quá trình điện phân TNP trong trƣờng hợp này cũng dẫn đến sự thay đổi pH của dung dịch. Nếu so sánh kết quả đo hàm lƣợng TNP trong các dung dịch có pH khác nhau (Bảng 3.30) và kết quả đo sự thay đổi pH dung dịch trong quá trình điện phân ghi
trong Bảng 3.30 ta có thể đi đến kết luận là cũng giống nhƣ trƣờng hợp điện phân MNP và DNP, khả năng TNP đã bị chuyển hóa và phân hủy chủ yếu do kết quả phản ứng oxi hóa khử điện hóa là chính chứ khơng phải do sự biến đổi pH môi trƣờng (do tự tạo hoặc do kết quả quá trình điện phân) gây ra.
3.3.3.2. Khảo sát sự ảnh hưởng mật độ dòng đến hiệu suất phân hủy TNP bằng phương pháp điện phân khơng có màng ngăn
Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng mật độ dòng đến hiệu suất phân hủy TNP bằng phƣơng pháp điện phân khơng có màng ngăn đƣợc dẫn trên Bảng 3.32. dƣới
đây.
Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của mật độ dòng đến hiệu suất phân hủy TNP dẫn trên Bảng 3.32 ta nhận thấy: Khi mật độ dịng tăng thì tỉ lệ thuận với nó, hiệu
suất phân hủy TNP bằng phƣơng pháp điện phân cũng tăng. Ở mật độ dòng 0,5A/dm2 sau 60 phút điện phân, hiệu suất phân hủy TNP đạt 90,24%, cùng ở thời gian ấy, ở mật độ dòng 1A/dm2
lƣợng TNP bị phân hủy 99,87%. Tuy nhiên, ở mật độ dòng 1,5 A/dm2
chỉ cần 45 phút điện phân lƣợng TNP đã bị phân hủy hoàn toàn (100%).
Bảng 3.32. Sự phân hủy TNP theo mật độ dịng (A/dm2
) ở mơi trƣờng pH=6, bằng phƣơng pháp điện phân khơng có màng ngăn Thời
gian điện phân, t,
phút
TNP
I = 0,5A/dm2 I = 1,0A/dm2 I = 1,5A/dm2 CTNP mg/l H, % CTNP mg/l H, % CTNP mg/l H, % 0 156,73 0 156,73 0 156,73 0 15 101,96 34,95 82,32 47,48 55,48 64,60 30 48,86 68,82 16,23 89,64 0,95 99,39 45 22,74 85,49 4,08 97,39 0 100 60 15,3 90,24 0,21 99,87
3.3.4. Khảo sát khả năng phân hủy TNR
3.3.4.1. Ảnh hưởng của môi trường pH ban đầu đến hiệu suất phân hủy TNR bằng phương pháp điện phân
Trong Bảng 3.33. dƣới đây dẫn kết quả xác định hiệu suất điện phân TNR trong các dung dịch có nồng độ ban đầu là 152,7 mg/ml, và có mơi trƣờng pH ban đầu khác nhau theo thời gian điện phân (với điều kiện điện phân: bình điện phân khơng có màng ngăn; anot: dạng tấm phủ TiO2, RuO2. IrO2; catot: tấm thép khơng gỉ; mật độ dịng: 1A/dm2
; hàm lƣợng phụ gia NaCl 3g/l; nhiệt độ 25o C).
Bảng 3.33. Ảnh hƣởng của pH tới hiệu suất phân hủy điện hóa của TNR Thời gian điện phân, tđp, phút pH = 3 pH = 6 pH = 9 CTNR, mg/l H, % CTNR, mg/l H, % CTNR, mg/l H, % 0 185,66 0 185,66 0 185,66 0 15 0,34 99,82 10,2 94,51 3,06 99,35 30 0 100 0 100 0,92 99,50 45 0 100
Từ kết quả dẫn trong Bảng 3.33 trên ta nhận thấy sự tăng pH từ 3 đến 9 của
dung dịch điện phân có ảnh hƣởng, nhƣng không đáng kể tốc độ phân hủy TNR. Sau 30 phút điện phân dung dịch, ở pH =3 và pH = 6, lƣợng TNR bị phân hủy hồn tồn, hiệu suất đạt 100%; cịn ở pH = 9, hiệu suất phân hủy TNR đạt 99,50% (sau 45 phút lƣợng TNR mới bị phân hủy hồn tồn). Điều này cho thấy hoạt tính điện hóa của TNR cũng giống nhƣ MNP, DNP, TNP là tƣơng đối ổn định trong môi trƣờng có pH khác nhau.
Bảng 3.34. Sự biến đổi nồng độ TNR theo thời gian và pH dung dịch trong
quá trình điện phân khơng có màng ngăn
(Điều kiện điện phân: bình điện phân khơng có màng ngăn; anot: Ti dạng tấm
được phủ TiO2, RuO2. IrO2 ; catot: tấm thép khơng gỉ; mật độ dịng: 1A/dm2; hàm lượng NaCl: 3g/l; nhiệt độ dung dịch: 25o
C)
Thời gian điện phân, tđp, phút 0 15 30
CTNR, mg/l 185,66 10,2 0
pH 6.5 6,8 7,3
Ngồi ra ta cịn thấy trong quá trình điện phân TNR cũng dẫn đến sự thay đổi pH của dung dịch. Tuy nhiên, nếu so sánh kết quả đo hàm lƣợng TNR trong các dung dịch có pH khác nhau (Bảng 3.33) và kết quả đo sự thay đổi pH dung dịch trong quá trình điện phân ghi trong Bảng 3.34 thì ta có thể đi đến kết luận là TNR
đã bị chuyển hóa và phân hủy chủ yếu do kết quả phản ứng oxi hóa khử điện hóa là chính chứ khơng phải do sự biến đổi pH môi trƣờng (do tự tạo hoặc do kết quả quá trình điện phân) gây ra.
3.3.4.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của mật độ dòng đến hiệu suất phân hủy TNR bằng phương pháp điện phân khơng có màng ngăn
Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của mật độ dòng đến hiệu suất phân hủy TNR bằng phƣơng pháp điện phân khơng có màng ngăn đƣợc thể hiện trên Bảng 3.35.
dƣới đây.
Bảng 3.35. Sự phân hủy TNR theo mật độ dịng điện (A/dm2) ở mơi trƣờng pH=6, bằng phƣơng pháp điện phân khơng có màng ngăn Thời
gian điện phân, t,
phút
TNR
I = 0,5A/dm2 I = 1,0A/dm2 I = 1,5A/dm2 CTNR mg/l H, % CTNR mg/l H, % CTNR mg/l H, % 0 185,66 0 185,66 0 185,66 0 15 32,32 82,59 10,2 94,51 3,23 98,26 30 1,12 99,40 0 100 0 100 45 0 100
Qua kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của mật độ dòng đến hiệu suất phân hủy TNR trên Bảng 3.35 ta nhận thấy: Khi mật độ dòng điện tăng, hiệu suất phân hủy
TNR bằng phƣơng pháp điện phân cũng tăng. Ở mật độ dòng 0,5A/dm2
sau 45 phút điện phân, hiệu suất phân hủy TNR đạt 100%, tuy nhiên, chỉ cần sau 30 phút điện phân, ở mật độ dòng 1A/dm2
và 1,5A/dm2 lƣợng TNR đã bị phân hủy 100%. Dù vậy, ở mật độ dòng 1,5 A/dm2
lƣợng TNR bị phân hủy nhanh hơn so với mật độ dòng 1,0 A/dm2 .
3.3.5. So sánh khả năng sử dụng phƣơng pháp điện hóa (khơng có màng ngăn) và Fenton để xử lý nƣớc bị nhiễm các hợp chất nitrophenol và Fenton để xử lý nƣớc bị nhiễm các hợp chất nitrophenol
Kết quả thử nghiệm cho thấy các hợp chất NPs cũng bị phân hủy nhanh trong
q trình điện phân ở điều kiện khơng có màng ngăn (Bảng 3.36). Hiệu suất và tốc độ phân hủy điện hóa của các hợp chất NPs cũng chịu ảnh hƣởng của nhiều yếu tố nhƣ mật độ dòng, pH, nhiệt độ dung dịch, hàm lƣợng phụ gia NaCl, bản chất và nồng độ ban đầu của hợp chất NPs.
Tốc độ và hiệu suất phân hủy các hợp chất NPs đều tăng mạnh khi tăng mật độ dịng từ 0,5 A/dm2
lên 1,0 A/dm2 và ít thay đổi sau khi đạt mức d=1,5 A/dm2 (Bảng
3.38). Sự tăng nồng độ NaCl từ 0,5 đến 3 g/l hoặc tăng nhiệt độ dung dịch từ 20 đến
500 C cũng làm tăng tốc độ và hiệu suất phân hủy của các hợp chất NPs. Tuy nhiên, điểm đáng lƣu ý nhất ở đây khi cần so sánh về đặc điểm và tính ƣu việt giữa hai phƣơng pháp Fenton và điện hóa là sự ảnh hƣởng của pH môi trƣờng và bản chất các hợp chất NPs tới hiệu suất và tốc độ phân hủy chúng bằng tác nhân Fenton và điện hóa.
Kết quả khảo sát sự biến đổi tốc độ trung bình phân hủy các hợp chất NPs
(VTB, mg/l/phút) theo thời gian điện phân (ở điều kiện mơi trƣờng có pH=6, d= 0,5 A/dm2 , 3g/l NaCl, tO =25 oC) đƣợc dẫn trong Bảng 3.36.
Bảng 3.36. Sự biến đổi hiệu suất phân hủy (H,%) và tốc độ trung bình phân hủy (VTB, mg/l/phút) MNP, DNP, TNP, TNR trong quá trình điện phân trong dung dịch có mg/l/phút) MNP, DNP, TNP, TNR trong q trình điện phân trong dung dịch có
pH=6, d= 0,5 A/dm2 , 3g/l NaCl, tO =25 oC. Thời gian, phút MNP DNP TNP TNR H, % V, mg/l/phút H, % V, mg/l/phút