Và nồng độ 6 đồng phõn điển hỡnh là PCB28, PCB52, PCB101, PCB138, PCB153, PCB180 đó được xỏc định, bảng 3.19.
Bảng 3.19. Nồng độ 6 đồng phõn PCBs điển hỡnh trong dầu biến thế phế thải cú tổng nồng độ PCBs 418,0 ppm Đồng phõn PCBs Chiều cao của pic Phương trỡnh định lượng Nồng độ (ppm) PCB28 699951 Y = 3,2x – 7,92 1,64 PCB52 11825747 Y = 3,66x + 14,36 24,32 PCB101 17510939 Y = 4,56x + 21,51 29,04 PCB138 1865393 Y = 5,21x + 15,93 2,62 PCB153 17392964 Y = 5,57x + 19,52 23,65 PCB180 5718347 Y = 5,57x + 13,98 7,67 Nồng độ 6 PCBs (ppm) 88,94
Khi phõn hủy hỗn hợp PCBs trong dầu biến thế phế thải, cả 6 PCBs điển hỡnh ghi ở bảng 3.18 đó được phõn tớch xỏc định lượng cũn lại. Kết quả xỏc định 6 PCBs điển hỡnh cũn lại trờn MB-M được nờu trong bảng 3.20 [9].
Từ bảng 3.20 cú thể thấy rằng, cỏc PCBs điển hỡnh cũn lại trờn MB-M rất thấp. Mặc dự khảo sỏt phõn hủy dầu biến thế phế thải cú chứa lượng PCBs khỏc nhau - 104,5; 209,0; 418,0 ppm, nhưng hiệu suất phõn hủy cỏc đồng phõn này đều đạt được khỏ cao và nằm trong khoảng từ 99,63 đến 99,89%. Kết quả nghiờn cứu phõn hủy 6 PCBs đó chỉ ra rằng cỏc PCBs cũn lại chủ yếu là PCB28, PCB153, bảng 3.20; chỉ cú 4 mẫu tỡm thấy PCB138 (mẫu 7, 9, 10 và 13), một mẫu tỡm thấy PCB52 (mẫu số 13) [9].
Bảng 3.20. Kết quả nghiờn cứu phõn hủy 6 PCBs điển hỡnh
Nồng độ 6 PCBs trong mẫu sau phõn hủy (ppm)
Mẫu 2 5 10 1 4 6 3 7 9 13 PCB28 0,0039 0,0055 0,0061 0,0213 0,0148 0,0144 0,2276 0,2319 0,2011 0,1533 PCB52 - - - - - - - - - 0,0536 PCB101 - - - - - - - - - - PCB138 - - 0,0016 - - - - 0,0448 0,0373 0,0382 PCB153 0,0013 0,0016 0,0012 0,0024 0,0031 0,0168 0,0303 0,0524 0,0373 0,0306 PCB180 - - - - - - - - - - 6 PCBs (ppm) 0,0052 0,0071 0,0089 0,0237 0,0179 0,0312 0,2579 0,3291 0,2757 0,2757 ∑ PCBs (ppm) 0,0244 0,0333 0,0422 0,1112 0,0844 0,1467 1,2122 1,5466 1,2958 1,2958 Hiệu suất phõn hủy (%) 99,89 99,85 99,81 99,75 99,81 99,67 99,71 99,63 99,69 99,69 Ghi chỳ: - Cỏc mẫu 2, 5, 10 cú nồng độ tổng cỏc PCBs là 104,5 ppm,
Như vậy, trong điều kiện thực nghiệm đó chọn, việc phõn hủy mỗi chất trong hỗn hợp PCBs phụ thuộc vào vị trớ liờn kết của clo với vũng thơm. Với PCB28, do trong phõn tử cú ớt nhúm clo (2 nhúm), nờn việc xỏc định thấy PCB28 ở tất cả cỏc mẫu cú thể cú 2 lý do, thứ nhất PCB28 hỡnh thành do quỏ trỡnh đề clo húa cỏc PCBs cú số nhúm clo cao; thứ hai, vỡ clo ở cỏc vị trớ liờn kết bền vững với vũng benzen (vị trớ 2,4,4’), do vậy năng lượng cần thiết để phõn hủy PCB28 đũi hỏi cao, nờn mặc dự lượng PCB28 trong dầu biến thế ớt (1,64 ppm), nhưng sau khi phõn hủy hỗn hợp PCBs vẫn cũn xỏc định thấy PCB28 ở mức nồng độ từ 0,0039 đến 0,2319 ppm.
Trong khi đú, phõn tử PCB180 cú nhiều nhúm clo hơn so với cỏc PCBs cũn lại, nờn việc phõn hủy PCB180 trở nờn dễ dàng hơn, kết quả là PCB180 khụng xỏc định thấy trờn vật liệu dựng trong phản ứng phõn hủy PCBs.
Cỏc phõn tử PCB52, PCB101 và PCB138 hầu như cũng khụng xỏc định thấy trờn vật liệu dựng trong phản ứng phõn hủy PCBs. Xột về vị trớ clo trong cấu trỳc của cỏc phõn tử này, hỡnh 3.26, cho thấy cỏc vị trớ liờn kết của clo với vũng thơm rất dễ bị bẻ gẫy, vỡ vậy việc phõn hủy PCB52, PCB101 và PCB138 xảy ra hầu như hoàn toàn.
Cỏc sản phẩm khớ thu được trong quỏ trỡnh nghiờn cứu phõn hủy 6 PCBs điển hỡnh cũng đó được xỏc định, và sản phẩm khớ thu được là 1,2-benzendicacboxylic axớt [9].
Những kết quả nghiờn cứu phõn hủy nhiệt PCBs và 6 PCBs điển hỡnh trong điều kiện thực nghiệm đó chọn và cỏc kết quả nghiờn cứu phõn hủy PCBs trong điều kiện chỉ cú MB, cho phộp khẳng định rằng, mặc dự PCBs là cỏc phõn tử bền vững bởi cú cấu trỳc đặc biệt và cú số nhúm thế clo khỏc nhau, nhưng với sự cú mặt của MB và cỏc oxit kim loại hỡnh thành từ quỏ trỡnh oxy húa, cỏc cation kim loại trao đổi hấp phụ trờn MB và sự cú mặt của chất phản ứng CaO thỡ hầu hết cỏc PCBs đều bị phõn hủy, đạt hiệu suất từ 93,63 đến 99,89%.
Việc khụng xỏc định thấy cỏc sản phẩm khớ độc hại và cỏc chất phõn hủy PCBs trong pha khớ và trờn vật liệu MB hoặc MB-M cho thấy lượng oxy khụng khớ cú mặt trong ống phản ứng đó gúp phần oxy húa khỏ triệt để PCBs và chuyển chỳng
KẾT LUẬN
Luận ỏn đó nghiờn cứu và lý giải được một số vấn đề sau:
1. Đó sử dụng sột bentonit Di Linh biến tớnh bằng 3% NaHCO3 để trao đổi hấp phụ với cỏc cation Cu(II), Ni(II), Fe(III) và Cr(III). Sử dụng cỏc kết quả đo phổ X-ray, phổ nhiệt vi sai để đỏnh giỏ cỏc đặc trưng của MB và MB-M. Đó sử dụng phổ IR và phổ tỏn xạ Raman để đỏnh giỏ và lý giải sự hấp phụ PCBs trờn MB, MB-M.
2. Đó nghiờn cứu khả năng hấp phụ PCBs trờn MB và MB-M. Đó xõy dựng được cỏc phương trỡnh hấp phụ đẳng nhiệt Freudlich của PCBs trờn MB và MB-M ở 25oC. Cỏc phương trỡnh này cho thấy khi lượng cation trao đổi hấp phụ trờn MB tăng thỡ lượng PCBs hấp phụ cũng tăng và phự hợp với sự tăng giỏ trị b của phương trỡnh Freudlich. Hiệu suất hấp phụ PCBs trờn MB và MB-M đạt cao nhất là 99,66%.
3. Đó so sỏnh phõn hủy PCBs trờn SiO2 , MB và MB-M ở cỏc điều kiện nhiệt độ, thời gian duy trỡ phản ứng khỏc nhau, tốc độ dũng khụng khớ 1ml/phỳt và sử dụng 1,0 gam CaO. Khi sử dụng SiO2 hoặc SiO2 kết hợp với chất phản ứng CaO để thực hiện phõn hủy PCBs ở 600oC thỡ hiệu suất chỉ đạt tương ứng là 38,34 và 48,92%. Trong khi đú sử dụng MB hoặc MB kết hợp với chất phản ứng CaO thỡ hiệu suất phõn hủy PCBs đạt tương ứng là 96,84 và 98,78%.
4. Khi thực hiện phõn hủy PCBs trờn MB-M cú sử dụng CaO ở 600oC, cỏc cation Cu(II), Ni(II), Fe(III) và Cr(III) đó trao đổi hấp phụ trờn MB trở thành cỏc oxớt kim loại chuyển tiếp đúng vai trũ xỳc tỏc cho phản ứng phõn hủy PCBs. Ở điều kiện đú, hiệu suất phõn hủy PCBs đạt tới 98,78% ngay ở 600oC trong thời gian 45 phỳt.
5. Trờn cơ sở nghiờn cứu phõn hủy PCBs trờn cỏc vật liệu MB, MB-CuO, MB-NiO, MB-Fe2O3, MB-Cr2O3, MB-(CuNi)O và MB-(FeCr)2O3 đó chỉ ra rằng hệ MB-(CuNi)O cho khả năng phõn hủy PCBs cao nhất, đạt hiệu suất phõn hủy 99,89% và sản phẩm khớ sinh ra khụng cú chứa cỏc chất độc.
Cỏc kết quả thu được trong luận ỏn cú thể được ỏp dụng vào thực tế để loại bỏ PCBs trong dầu biến thế phế thải. Phương phỏp xử lý PCBs đó nờu cú lợi ớch kinh tế cao vỡ sử dụng bentonit Di Linh tự nhiờn sẵn cú ở Việt Nam, giỏ thành rẻ; nhiệt độ phõn hủy chất thấp; hiệu quả phõn hủy PCBs cao và khụng cú sản phẩm khớ độc sinh ra trong quỏ trỡnh xử lý PCBs. Tuy nhiờn, để cú thể đưa vào ỏp dụng thực tế kết quả nghiờn cứu này thỡ cần phải cú cỏc nghiờn cứu tiếp theo về thiết kế dõy chuyền cụng nghệ và thực nghiệm ở quy mụ nhỏ trước khi triển khai ở quy mụ lớn.
CễNG TRèNH CễNG BỐ Cể LIấN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Đỗ Quang Huy, Nguyễn Kiều Hưng, Nguyễn Thị Hương Giang, Đỗ Thị Việt Hương (2007), "Nghiờn cứu xử lý policlobiphenyl trong dầu biến thế phế thải", Tạp chớ Khoa học và Cụng nghệ, 45 (1B), tr. 437-442.
2. Nguyễn Kiều Hưng, Đỗ Quang Huy, Trần Văn Sơn, Đỗ Sơn Hải, Đỗ Thị Việt Hương (2008), "Nghiờn cứu xử lý policlobiphenyl bằng phương phỏp hoỏ nhiệt xỳc tỏc, Phần I. Ảnh hưởng của chất mang MB và chất phản ứng CAO đến phõn hủy nhiệt policlobiphenyl", Tạp chớ Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiờn và Cụng nghệ 24, số 4, tr. 292-297.
3. Nguyễn Kiều Hưng, Đỗ Quang Huy, Nguyễn Xuõn Cự, Trần Văn Sơn, Đỗ Sơn Hải, Đỗ Thị Việt Hương (2008), "Nghiờn cứu xử lý policlobiphenyl bằng phương phỏp hoỏ nhiệt xỳc tỏc, Phần II. Ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ và chất xỳc tỏc đến phản ứng phõn hủy policlobiphenyl", Tạp chớ Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiờn và Cụng nghệ
24, số 1S, tr. 81-86.
4. Nguyễn Kiều Hưng, Phạm Hoàng Giang, Phạm Văn Thế, Đỗ Quang Huy, Nguyễn Xuõn Cự (2010), "Nghiờn cứu xử lý policlobiphenyl bằng phương phỏp hoỏ nhiệt xỳc tỏc, Phần III. Đặc tớnh bentonit hấp phụ cation kim loại (MB-M) và vai trũ xỳc tỏc của nú trong phản ứng oxy húa nhiệt phõn hủy policlobiphenyl", Tạp chớ Húa học và Ứng dụng, số 1, tr. 6-13. 5. Nguyễn Văn Thường, Lõm Vĩnh Ánh, Nguyễn Kiều Hưng, Đỗ Quang Huy
(2010), “Nghiờn cứu xử lý clobenzen bằng phương phỏp oxy hoỏ nhiệt trờn xỳc tỏc oxit kim loại”, Tạp chớ Húa học và Ứng dụng, số 2, tr. 1-6.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
1. Lõm Vĩnh Ánh và cộng sự (2003), “Vai trũ của Cu2O trong việc xử lý dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) bằng phương phỏp thiờu đốt trờn hệ thống lũ đốt hai cấp”, Hội nghị Hoỏ học toàn quốc lần thứ IV, Hà Nội. 2. Nguyễn Hũa Bỡnh, Phạm Thị Nguyệt Nga (2008), Cụng nghệ tiờu hủy PCBs
nhằm hạn chế ảnh hưởng đến sức khỏe con người và mụi trường, Cục
Bảo vệ mụi trường, Hà Nội.
3. Lờ Đức, Phạm Văn Khang, Nguyễn Ngọc Minh (2004), Phương phỏp phõn
tớch mụi trường, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
4. Nguyễn Đỡnh Huề, Trần Kim Thanh, Nguyễn Thị Thu (2003), Động hoỏ học
và xỳc tỏc, Nhà xuất bản Giỏo dục Hà Nội, Hà Nội.
5. Đỗ Quang Huy, Nguyễn Kiều Hưng, Nguyễn Thị Hương Giang, Đỗ Thị Việt Hương (2007), "Nghiờn cứu xử lý policlobiphenyl trong dầu biến thế phế thải", Tạp chớ Khoa học và Cụng nghệ, 45 (1B), tr. 437 - 442.
6. Đỗ Quang Huy (1991), Đúng gúp vào việc nghiờn cứu phương phỏp phõn tớch dioxin và khả năng hấp phụ dioxin trong nước bằng sột bentonit Di Linh, Luận ỏn Tiến sỹ, Hà Nội.
7. Nguyễn Kiều Hưng, Đỗ Quang Huy, Trần Văn Sơn, Đỗ Sơn Hải, Đỗ Thị Việt Hương (2008), "Nghiờn cứu xử lý policlobiphenyl bằng phương phỏp hoỏ nhiệt xỳc tỏc, Phần I. Ảnh hưởng của chất mang MB và chất phản ứng CAO đến phõn hủy nhiệt policlobiphenyl", Tạp chớ Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiờn và Cụng nghệ 24, (4),
tr. 292 - 297.
8. Nguyễn Kiều Hưng, Đỗ Quang Huy, Nguyễn Xuõn Cự, Trần Văn Sơn, Đỗ Sơn Hải, Đỗ Thị Việt Hương (2008), "Nghiờn cứu xử lý policlobiphenyl bằng phương phỏp hoỏ nhiệt xỳc tỏc, Phần II. Ảnh hưởng của thời gian,
nhiệt độ và chất xỳc tỏc đến phản ứng phõn hủy policlobiphenyl", Tạp chớ Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiờn và Cụng nghệ 24, (1S), tr. 81 - 86.
9. Nguyễn Kiều Hưng, Phạm Hoàng Giang, Phạm Văn Thế, Đỗ Quang Huy, Nguyễn Xuõn Cự (2010), "Nghiờn cứu xử lý policlobiphenyl bằng phương phỏp hoỏ nhiệt xỳc tỏc, Phần III. Đặc tớnh bentonit hấp phụ cation kim loại (MB-M) và vai trũ xỳc tỏc của nú trong phản ứng oxy húa nhiệt phõn hủy policlobiphenyl", Tạp chớ Húa học và Ứng dụng, số 1, tr. 6-13.
10. Trương Minh Lương (2001), Nghiờn cứu xử lý và biến tớnh Bentonit Thuận
Hải làm xỳc tỏc cho phản ứng Ankyl húa Hydrocacbon thơm, Luận ỏn
tiến sỹ khoa học, Hà Nội.
11. Hoàng Nhõm (2000), Hoỏ học vụ cơ tập 3, Nhà xuất bản Giỏo dục Hà Nội, Hà Nội.
12. Hồ Sĩ Thoảng, Lưu Cẩm Lộc (2007), Chuyển hoỏ Hiđrocacbon và Cacbon
oxit trờn cỏc hệ xỳc tỏc kim loại và oxit kim loại, Nhà xuất bản Khoa học
tự nhiờn và Cụng nghệ Hà Nội, Hà Nội.
13. Nguyễn Văn Thường, Lõm Vĩnh Ánh, Nguyễn Kiều Hưng, Đỗ Quang Huy (2010), "Nghiờn cứu xử lý clobenzen bằng phương phỏp oxy hoỏ nhiệt trờn xỳc tỏc oxit kim loại", Tạp chớ Húa học và Ứng dụng, số 2, tr. 1-6.
TIẾNG ANH
14. Abdo M.S. (1997), "Removal phenol from aqueous solutions by mixed adsorbents: Maghara coal and activated carbon", J. Environ. Sci. Health
A32 (4), pp. 1159 - 1169.
15. Agzamkhodzhaev A.A, Muminov S.Z, Pribylov A.A, Gulyamova D.B (2009), " Equilibrium adsorption of n-hexane and carbon tetrachloride
vapors on sodium and polyhydroxyaluminum montmorillonites", Colloid
16. Ajit Singh, Walter Kremersb (2002), "Radiolytic dechlorination of polychlorinated biphenyls using alkaline 2 - propanol solutions",
Radiation Physics and Chemistry (65), pp. 467 - 472.
17. Akito Takakura, Nobuhisa Watanabe, Yoshitaka Minami, Satoshi Mizutani, Hiroshi Takatsuki (2004), "Measurment of the collection efficiency and adsorptive distribution of semi and low volatile organic chlorine in flue gas", Organohalogen Compounds (66), pp. 772 - 776.
18. Alex Mikszewski (2004), Emerging Technologies for the In Situ Remediation of PCB-Contaminated soils and Sediments: Bioremediation and Nanoscale Zero-Valent Iron, U.S. Environmental Protection Agency,
Washington, DC.
19. Alther G. R., Evans J. C. & Pankoski S. E. (1988), Organo modified clays for stabilization of organic hazardous waste, 9th National Conference of
the Management of Uncontrolled Hazardous Waste Sites, Washington, DC, USA, pp. 440 - 445.
20. Annika Hanberg (1996), “Toxicology of environmentally persistent chlorinated organic compounds”, Pure & Appl. Chem. 68 (9), pp. 1791 - 1799.
21. M. Boufatit, H. Ait - Amar, W.R. McWhinnie (2006), Development of Algerian material montmorillonite clay. Adsorption of phenol, 2- dichlorophenol and 2, 4, 6 - trichlorophenol from aqueous solutions onto montmorillonite exchanged with transition metal complexes, Chemical
Engineering and Applied Chemistry, Aston University, Aston Triangle, Birmingham B4 7ET, UK.
22. Boyd S.A., Jaynes W. F. & Ross B. S. (1991), Immobilization of organic contaminants by organo-clays: application to soil restoration and hazardous waste containment, in: organic substances and sediments in water, Lewis Publication, Chelsea, MI, USA (1), pp.181-200.
23. Breen C., Adams J. M., and Riekel C. (1985), "Review of the diffusion of water and pyridine in the interlayer space of monlmorillonite: Relevance to kinetics of catalytic reactions in clays", Clays & Clay Minerals (33),
pp. 275 - 284.
24. Brindley and Lemaitre (1987), "Thermal, oxidation and reduction reactions of clay minerals", Chemistry of Clays and Clay Minerals (6), Longman,
England, pp. 319 - 370.
25. Brixie J. M. & Boyd S. A. (1994), "Organic chemicals in the environment: treatment of contaminated soils with organoclays to reduce leachable pentachlorophenol", Journal of Environmental Quality (23), pp.1283 - 1290.
26. Cadena F. (1989), "Use of Tailored Bentonite for Selective Removal of Organic Pollutants", J. Environ. Eng. (115), pp. 757 - 767.
27. Chang - Mao Hung (2006), “Selective catalytic oxidation of ammonia to nitrogen on CuO-CeO2 bimetallic oxide catalysts”, Aerosol and air quality research 6(2), pp. 150-169.
28. Chaoquan Hu, et al (2008), “Preparation and formation mechanism of mesoporous CuO - CeO2 mixed oxides with excellent catalytic performance for removal of VOCs”, Microporous and Mesoporous Material (3), pp. 175 – 183.
29. Charles U., Pittman Jr., Jinbao He (2002), "Dechlorination of PCBs, CAHs, herbicides and pesticides neat and in soils at 250C using Na/NH3",
Journal of Hazardous Materials (92), pp. 51 - 62.
30. J. Dale Ortego, Maria Kowalska and David L. Coke (1991), Interactions of montmorillonite with organic compounds-absorptive and catalytic properties, Environmental Chemistry Laboratory, Department of
Chemistry, Lamar University, Beaumont, Texas.
31. Dang Duc Nhan, F.P. Carvalho, Nguyen Manh Am, Nguyen Quoc Tuan, Nguyen Thi Hai Yen, J.P. Villeneuve, C. Cattini (2001), "Chlorinated
pesticides and PCBs in sediments and molluscs from freshwater canals in the Hanoi region", Environmental Pollution (112), pp. 311 - 320.
32. Deborah C. Rice and Stephen Hayward (1998), "Lack of Effect of 3,3'4,4',5- Pentachlorobiphenyl (PCB 126) Throughout Gestation and Lactation on Multiple Fixed Interval - Fixed Ratio and DRL Performance in Rats",
Neurotoxicology and Teratology 20 (6), pp. 645 - 650.
33. C. Decarne, E. Abiaad et al (2004), “Characterization of cerium and copper species in Cu - Ce - Al oxide systems by temperature programmed reduction and electron paramagnetic resonance”, Journal of materials science (39), pp. 2349 – 2356.
34. Dimitrios Delimaris, Theophilos Ioannides (2008), “VOC oxidation over MnOx - CeO2 catalysts prepared by a combustion method”, Applied Catalysis B: Environmental (84), pp. 303 - 312.
35. Fabio Fava, Silvia Gentilucci, Giulio Zanaroli (2003), "Anaerobic biodegradation of weathered polychlorinatedbiphenyls (PCBs) in contaminated sediments of Porto Marghera (Venice Lagoon, Italy)",
Chemosphere (53), pp. 101 - 109.
36. Fahn R., Fenderl K. (1983), "Reaction products of organic dye molecules with acid - treated montmorillonite", Clay Minerals (18), pp. 447 - 458.