2.3 .Thực nghiệm
2.3.3 .Nghiên cứu phân hủy nhiệt
2.3.3.1.Thiết bị
Hệ thống thiết bị sử dụng trong nghiên cứu phân hủy nhiệt DDT có sử dụng xúc tác được lắp đặt như Hình 6
Hình 6: Hệ thống thiết bị xử lý DDT 1- Bình khơng khí nén 1- Bình khơng khí nén 2- Can nhiệt 3- Lị nung 4- Ống phản ứng bằng thép không gỉ 5- Bình hấp phụ khí 6- Bộ điều khiển nhiệt độ
2.3.3.2.Tiến hành phân hủy nhiệt
Hệ thống thiết bị phân hủy DDT được lắp đặt như hình 6. Trong đó, ống phản ứng bằng thép không gỉ được nạp đất chứa DDT và các chất phản ứng. Hỗn hợp đất nhiễm DDT, Bentonit Di linh, CaO được nạp vào ống phản ứng theo thứ tự tính từ đầu ống phản ứng có thổi khí đến cuối ống phản ứng như sau:
Bông thủy tinh → Hỗn hợp đất DDT có/khơng có Bentonit Di linh và CaO → Bơng thủy tinh
Sau khi nạp hỗn hợp phản ứng trên, lắp ống phản ứng vào hệ thống. Bật van để khơng khí nén đi qua toàn bộ hệ thống với tốc độ 1mL/phút trong vịng 30 phút để đuổi hết các khí bẩn, nâng nhiệt độ lị lên nhiệt độ phản ứng trong vịng thời gian 15 phút. Duy trì thời gian phân hủy DDT ở các thời gian khác nhau là 2 giờ, 3 giờ và 6 giờ. Nhiệt độ phân hủy DDT được chọn là 50oC, 70oC, 1000C, 200oC, 400oC và 500o
C và duy trì trong suốt quá trình tiến hành phản ứng. Khi kết thúc quá trình phân hủy nhiệt ngắt dịng điện, để khơng khí nén tiếp tục thổi qua ống phản ứng trong vịng 1 giờ, khóa van khí. Khí sinh ra trong q trình phân hủy DDT được hấp phụ vào bình hấp phụ khí có chứa 15 ml n-hexan.
Kết thúc quá trình phân hủy nhiệt DDT, toàn bộ chất rắn trong ống phản ứng được lấy ra để tách chiết các chất cịn lại và sản phẩm hình thành trong quá trình phân hủy DDT. Quy trình tách chiết và làm sạch mẫu được nêu trong mục 2.3.2 và tóm tắt ở hình 7. Dịch chiết và khí hấp phụ phân hủy DDT được phân tích trên GC/ECD.
Thành phần hỗn hợp vật liệu sử dụng để phân hủy DDT ở các nhiệt độ khác nhau được miêu tả trong Bảng 6:
Bảng 6: Thành phần hỗn hợp vật liệu sử dụng để phân hủy DDT ở các nhiệt độ khác nhau, tỉ lệ chất xúc tác khác nhau, tốc độ dịng khí 1ml/phút.
Thành phần hỗn hợp vật liệu trong ống phản ứng Nhiệt độ phân hủy DDT (oC) Thời gian phân hủy (giờ) Kí hiệu mẫu 4g đất khơng xúc tác 50 6 M1 4g đất + 0,5g CaO 50 6 M2 4g đất + 0,5g CaO + 0,5g BT 50 6 M3 4g đất không xúc tác 70 6 M4 4g đất + 0,5g CaO 70 6 M5 4g đất + 0,5g CaO + 0,5g BT 70 6 M6 4g đất không xúc tác 100 3 M7 4g đất + 0,5g CaO 100 3 M8 4g đất + 0,5g BT + 0,5g CaO 100 3 M9 4g đất không xúc tác 200 3 M10 4g đất + 0,5g CaO 200 3 M11 4g đất + 0,5g BT + 0,5g CaO 200 3 M12 4g đất không xúc tác 400 2 M13 4g đất + 0,5g CaO 400 3 M14 4g đất không xúc tác 500 3 M15 4g đất + 0,5g CaO 500 3 M16
2.3.4.Xác định sản phẩm khí và sản phẩm trên vật liệu xúc tác sau phân hủy DDT
Dung dịch n-hexan hấp phụ khí sinh ra trong q trình phân hủy DDT và dịch chiết vật liệu (gồm đất, bentonit và CaO) sau phân hủy DDT và được phân tích trên GC/ECD. Điều kiện phân tích: Cột sắc ký mao quản HP5, kích thước cột : 30m x 0,25 mm, độ dầy lớp phim 0,25 µm.
Chương trình nhiệt độ cột: giữ ở điều kiện nhiệt độ 70oC trong 2 phút, nâng nhiệt độ đến 120oC với tốc độ 15oC/phút, tiếp tục nâng nhiệt độ đến 260oC với tốc độ 5oC/phút, giữ ở nhiệt độ này trong 30 phút.
- Nhiệt độ detectơ (ECD) : 260o C - Nhiệt độ buồng bơm mẫu: 250o
C - Khí mang Nitơ tinh khiết 99,999% - Tốc độ dịng khí mang Nitơ: 1 ml/phút
Bơm 1 µl mẫu vào buồng bơm mẫu trên GC/ECD. Các sắc đồ phân tích sản phẩm phân hủy DDT trên GC/ECD được dùng để định lượng DDT, DDD và DDE còn lại và xác định các chất khí tạo thành từ q trình phân hủy nhiệt DDT.
50 ml nước cất, lắc trong 15 phút
n x 5 ml H2SO4 đặc, lắc trong 5 phút
20ml n-hexan; 30ml n- hexan: diclometan (4:1)
20ml n-hexan: diclometan (4:1)
Hình 7: Sơ đồ tách chiết DDT trong mẫu đất và loại tạp chất trong dịch chiêt DDT từ mẫu đất để phân tích trên GC/ECD
Chiết 3 lần bằng 50ml n-hexan: axeton (2/1) lắc chiết trong 1 giờ
Dịch chiết lọc qua giấy lọc băng xanh
Lớp nước (bỏ) Dịch chiết
Dịch chiết cơ cạn cịn 1 ml Lớp H2SO4(loại bỏ)
Cột sắc ký nhồi 6g Al2O3 và 2g Na2SO4
Dịch rửa giải cơ đặc cịn 0,5 ml Phân tích trên GC/ECD 20g mẫu đất khô cho vào phễu