CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.3. Đánh giá khả năng xử lý các chất màu khác của peroxymonocarbonate
3.3.1. Khả năng xử lý chất màu của peroxymonocarbonate theo nồng độ chất o
đến hiệu quả quá trình khử màu của bốn chất màu cịn lại nhằm rút ra quy luật chung. Trong đó, tập trung vào các chất là chất màu hoạt tính giống RB19 là RY145 và RB21, là các chất màu lần đầu tiên được xử lý bằng PMC. Các chất màu RhB và MB được xem xét để đối chiếu với các công bố trước đây sử dụng hệ H2O2 - HCO - khi xử lý hai chất màu
này.
Khảo sát phổ hấp thụ của chất màu theo pH cho thấy chất màu RB21 có hai đỉnh hấp thụ ở 625 nm và 668 nm; trong đó đỉnh hấp thụ 668 nm có độ hấp thụ lớn hơn nhưng không ổn định khi pH thay đổi từ môi trường acid sang môi trường kiềm. Các chất màu cịn lại đều có phổ hấp thụ ổn định khi pH thay đổi. Do đó, bước sóng hấp thụ cực đại của các chất màu được lựa chọn cho các khảo sát tiếp theo là RY145 có λ max = 425 nm; RB21 có λ max = 625 nm; RhB có λ max = 554 nm, MB có λ max = 664 nm. Xử lý thống kê tương tự như với RB19 thu được các phương trình đường chuẩn và các giá trị LOD, LOQ của mỗi chất màu (được trình bày trong bảng 9 phụ lục).
3.3.1. Khả năng xử lý chất màu của peroxymonocarbonate theo nồng độ chất oxihóa hóa
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ tác nhân oxi hóa PMC (thơng qua nồng độ HCO3–) đến hiệu suất quá trình khử màu RY145 50 mg/L và RB2150 mg/L được chỉ ra trong hình 3.24 và hình 3.25 (bảng 10 và 11 phụ lục).
Kết quả cho thấy tất cả các hệ được khảo sát đều cho hiệu suất khử màu tăng khi tăng nồng độ HCO3-. Với chất màu RY145, trong 60 phút đầu tiên tốc độ tăng nhanh sau đó chậm dần theo thời gian phản ứng trong khi chất màu RB21 có sự sụt giảm hiệu quả khử màu trong khoảng thời gian 45 phút đến 60 phút rồi mới tăng mạnh. Điều này có thể là do H2O2 - HCO3- đã phân hủy ra được một phần ion Cu2+
10 5 0 0 50 100 150 200 Thời gian (phút) 10mM 20mM 30mM 50mM 70mM 100mM
Hình 3.24. Ảnh hưởng của nồng độ HCO3- đến hiệu suất khử màu RY145. Điều kiện: tỉ lệ mol H2O2 : HCO3- = 2: 1, pH = 9.
25 20 15 10 5 0 0 60 120 180 240 300 Thời gian (phút) 10 mM 20 mM 30 mM 50 mM 70 mM 100 mM
Hình 3.25. Ảnh hưởng của nồng độ HCO3- đến hiệu suất khử màu RB21. Điều kiện: tỉ lệ mol H2O2 : HCO3- = 2: 1, pH = 9.
Nồng độ HCO3– nhỏ hơn 30 mM cho hiệu suất khử màu thấp hơn so với các nồng độ HCO3– lớn hơn 50 mM. Với khoảng nồng độ HCO3– từ 50 ÷ 70 mM, hiệu
H iệ u s u ất k h ử m àu R H iệ u s uấ t kh ử m àu R B 21 ( % )
quả thu được trong phần xử lý chất màu RB19. Ngoài ra, với cùng điều kiện hệ PMC và nồng độ chất màu, có thể thấy RB21 và RY145 đều là các chất màu khó bị phân hủy (sau 180 phút, hiệu suất khử màu của hai chất đều thấp, nhỏ hơn 20% trong điều kiện khơng có xúc tác).
Tóm lại: Sự phụ thuộc hiệu suất khử màu vào nồng độ chất oxi hóa PMC
(hay nồng độ HCO3-) trong dung dịch tuân theo một quy luật chung. Nồng độ HCO3- tối ưu là 50 ÷ 70 mM, khi nồng độ HCO3- quá nhỏ hoặc quá lớn đều khơng thuận lợi cho q trình khử màu. Hiện tượng này có thể giải thích là khi nồng độ HCO3- nhỏ thì lượng PMC sinh ra cũng nhỏ. Cịn khi tăng nồng độ HCO3– (đồng thời tăng nồng độ H2O2) thì nồng độ tác nhân oxi hóa HCO4– được hình thành nhiều hơn, kéo theo tăng nồng độ các gốc tự do •CO3–, •OH,… trong dung dịch làm tăng hiệu quả xử lý chất màu. Tuy nhiên, nếu tăng NaHCO3 lên 100 mM thì hiệu quả xử lý màu lại giảm đi rõ rệt. Điều này có thể giải thích là do khi HCO3- dư và H2O2 dư sẽ phản ứng với gốc •OH tạo gốc •CO3- và •HO2 là các gốc kém hoạt động hơn, do đó làm cho hoạt tính khử màu của hệ giảm:
HCO3- + •OH → •CO3- + H2O. (3.7)
H2O2 + •OH → •HO2 + H2O (3.8)
Điều này cũng phù hợp với nghiên cứu của Zhou L và cộng sự [114], Bhattacharjee S và Shah Y.T [124], Sudha M và cộng sự [125].