3 N ồn g đ ộ pe ra ci d, M
Ở mỗi giá trị pH, nồng độ PMC đạt đến giá trị cực đại sau đó giảm dần. Đó là do PMC khơng bền nên tự phân hủy sau khi hình thành trong điều kiện khơng có xúc tác. Điều này cũng gián tiếp khẳng định rằng PMC có hoạt tính oxi hóa cao hơn nhiều so với H2O2. Nồng độ cực đại PMC thu được trong khoảng thời gian từ 40 - 60 phút ở tất cả các pH khảo sát do đó thời gian tối ưu cho sự hình thành PMC là 40 - 60 phút và không phụ thuộc vào pH của dung dịch.
Khi tăng pH môi trường từ 5 lên 10, nồng độ cực đại của PMC tăng lên, hay nói cách khác, mơi trường kiềm thuận lợi cho sự hình thành sản phẩm. Điều này cũng phù hợp với kết quả của Bakhmutova - Albert E.V và cộng sự, đó là tỉ lệ nồng độ PMC/HCO3- tăng khi tăng pH từ 6,8 lên 8,5. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu này cho thấy ở pH < 6 khơng tìm thấy sự hình thành HCO4- trên phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C NMR. Đối chiếu với kết quả trên, ở pH = 5 vẫn có sự hình thành PMC nhưng với nồng độ thấp và phân hủy nhanh. Điều này có thể giải thích là do với tỉ lệ mol H2O2 : HCO3- = 2 : 1 thì lượng PMC tạo ra cao hơn so với điều kiện H2O2 1 M và CO2 0,03 M như Bakhmutova - Albert E.V và cộng sự đã dùng.
Ngồi ra, ở pH = 9 ÷ 10 sự tạo thành PMC tốt với hàm lượng lớn và sự phân hủy chậm hơn. Trong thời gian 40 - 60 phút, nồng độ PMC tạo thành khoảng 0,35 M – 0,36 M, như vậy hiệu suất tạo thành PMC đạt cực đại khoảng 70% so với lượng HCO3- 0,5 M ban đầu (bảng 2, phụ lục). Kết quả này trái ngược với kết quả của Zhao S và cộng sự là nồng độ PMC thu được sẽ giảm khi pH tăng từ 8 lên 10 [94]. Ở đây, khi pH tăng lên thì lượng HCO3- nhiều hơn nên HCO4- tạo ra cũng được nhiều hơn, phù hợp với cơ chế. Tuy nhiên, đến pH > 10 thì quá trình phân li ra H+ và ion CO42- xảy ra nhiều hơn nên dẫn đến nồng độ HCO4- bị giảm sút. Khoảng thời gian PMC duy trì được nồng độ cao ở pH = 9 ÷10 cũng dài hơn (khoảng 40 - 100 phút) so với các pH < 9. Đến thời điểm 240 phút, nồng độ PMC còn khoảng 35% so với lúc đạt cực đại chứng tỏ PMC khá bền trong điều kiện nghiên cứu, tương tự với kết quả của Zhao S và cộng sự [94]. Khi pH = 10 thì nồng độ PMC trong dung dịch cũng khơng tăng lên nhiều so với ở pH = 9. Do đó, pH tối ưu cho sự hình thành PMC là pH = 9 ÷ 10.
3.1.3.3. Ảnh hưởng của ion kim loại tới độ bền của PMC
Sự biến thiên tỉ lệ C/Co (với C là tổng nồng độ (HCO4- + H2O2), Co là nồng độ H2O2 ban đầu) của 4 hệ: H2O2 nguyên chất, H2O2 - Co2+, H2O2 - HCO3– và H2O2
- HCO3– - Co2+, với Co = [H2O2] = 0,4 M; [HCO3-] = 0,2 M; [Co2+] = 0,1 mg/L, pH = 9 được trình bày trong hình 3.5. Kết quả chỉ ra rằng có sự thay đổi khơng đáng kể về giá trị C/C0 đối với hệ H2O2 và H2O2 - Co2+, vì thế các dung dịch H2O2 và H2O2 - Co2+ khá ổn định theo thời gian. Ngay cả khi thêm vào 0,1 mg/L Co2+, nồng độ H2O2
trong 2 hệ trên vẫn không thay đổi. Như vậy, một lượng nhỏ Co2+ khơng có tác dụng xúc tác phân hủy H2O2 hay nói cách khác H2O2 hầu như không bị phân hủy ở pH = 9. Trong hệ H2O2 - HCO3–, tổng nồng độ (HCO4- + H2O2) giảm khoảng 19% trong 220 phút. Với sự có mặt đồng thời của HCO3– và Co2+, tổng nồng độ HCO4- + H2O2 giảm nhanh hơn nhiều (giảm 86% trong 230 phút). Vì H2O2 là ổn định theo thời gian kể cả khi có mặt Co2+, vậy sự sụt giảm nồng độ chỉ do HCO4- gây ra. Chứng tỏ HCO4– kém bền hơn nhiều so với H2O2, bị phân hủy khi khơng có xúc tác
và khả năng phân hủy tăng mạnh khi có mặt Co2+.