CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2. Hệ thí nghiệm Fenton điện hoá
Sơ đồ hệ thống thí nghiệm Fenton điện hoá quy mô phòng thí nghiệm đƣợc thể hiện trên hình 4. Hình ảnh của hệ thí nghiệm này đƣợc giới thiệu trong phần phụ lục của báo cáo này.
Dung dịch điện phân đƣợc pha bao gồm các hoá chất: Na2SO4, FeSO4.7H2O, Glyphosate. Chất điện ly Na2SO4 đƣợc thêm vào dung dịch với nồng độ 0,05 M để tăng độ dẫn điện cho dung dịch. pH của dung dịch đƣợc điều chỉnh bằng cách thêm axit H2SO4 đặc.
Dung dịch đƣợc khuấy từ và sục khí liên tục trong quá trình điện phân nhằm đảm bảo cung cấp liên tục oxy và khuếch tán đều vào dung dịch trong suốt thời gian quá trình xử lý diễn ra.
20
Hình 4. Sơ đồ hệ thống thí nghiệm fenton điện hóa Trong đó:
1 - Cốc thuỷ tinh, 2 – Viên khuấy từ, 3 – Điện cực catot, 4 – Điện cực anot,
5 - Ống sục khí bằng thuỷ tinh, 6 – Bộ làm sạch khí,
7 – Nguồn một chiều
2.2.2. Điện cực
Trong các thí nghiệm fenton điện hóa, các điện cực đƣợc sử dụng nhƣ sau:
+ Catot: là tấm vải Cacbon, kích thước 12 cm x 5 cm (hình 5). Đây là loại điện cực rẻ tiền, dễ kiếm, cho phép khử O2 thành H2O2với hiệu suất cao và dễ dàng ứng dụng cho các hệ điện hóa lớn hơn.
+ Anot: là tấm lưới Platin, kích thước 9 cm x 5 cm (hình 6).
21
Hình 5. Điện cực vải Cacbon
Hình 6. Điện cực lưới Platin 2.2.3. Nguồn một chiều
Hình 7. Nguồn một chiều (Programmable PFC D.C.Supply 40V/30A, VSP 4030, BK Precision)
Nguồn điện sử dụng là nguồn một chiều đƣợc lấy từ thiết bị chỉnh dòng có khả năng điều chỉnh được các giá trị điện áp và cường độ dòng điện. Dòng điện vào là dòng xoay chiều 220V, dòng ra có thể điều chỉnh và là dòng một chiều. Giới hạn
22
điều chỉnh điện áp và cường độ dòng của nguồn một chiều là 40V 30 (BK PRICISION).
2.2.4. Các nội dung nghiên cứu
Trong đề tài này, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình fenton điện hóa được nghiên cứu là: cường độ dòng điện, pH, nồng độ chất xúc tác, nồng độ Glyphosate ban đầu.
Hiệu quả của quá trình xử lý glyphosate bằng fenton điện hóa đƣợc đánh giá thông qua giá trị hiệu suất khoáng hóa H ( ) :
Trong đó : TOCcòn lại :là nồng độ TOC (mg/L) của dung dịch tại thời điểm t, TOCban đầu : là nồng độ TOC (mg/L) của dung dịch trước khi thực hiện phản ứng fenton điện hóa.
a, Ảnh hưởng của pH dung dịch ban đầu
Đánh giá ảnh hưởng của pH dung dịch ban đầu tới khả năng xử lý của quá trình bằng cách tiến hành các thí nghiệm với độ pH của dung dịch ban đầu khác nhau (2, 3, 4, 5, 6). Các điều kiện thí nghiệm khác đƣợc cố định nhƣ sau: I = 0,5 , T = 25 C (nhiệt độ phòng) , nồng độ Fe2+ = 0,1 mM, nồng độ Glyphosate ban đầu = 0,1 mM.
Mẫu được lấy tại các thời điểm trước và sau quá trình điện phân, tiến hành phân tích TOC của các mẫu và xác định hiệu suất khoáng hóa H ( ).
b, Ảnh hưởng của nồng độ chất xúc tác Fe2+
Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ chất xúc tác tới khả năng xử lý của quá trình bằng cách tiến hành các thí nghiệm với nồng độ ban đầu của chất xúc tác Fe2+ khác nhau lần lƣợt là 0,05mM; 0,1mM; 0,2mM; 0,5mM; 1mM. Điều kiện thí nghiệm: I = 0,5 A, T = 25C, pH = 3, nồng độ Glyphosate ban đầu = 0,1 mM
Mẫu được lấy tại các thời điểm trước và sau quá trình điện phân, tiến hành phân tích TOC của các mẫu và xác định hiệu suất khoáng hóa H ( ).
23 c, Ảnh hưởng của cường độ dòng điện
Đánh giá ảnh hưởng của cường độ dòng điện tới khả năng xử lý của quá trình bằng các tiến hành các thí nghiệm với các mức cường độ dòng điện khác nhau:
0,1A; 0,2A; 0,3A; 0,4A; 0,5A ;… Điều kiện thí nghiệm: pH =3, T = 28oC, nồng độ Fe2+ = 0,1 mM, nồng độ Glyphosate ban đầu = 0,1 mM
Tiến hành lấy mẫu ở các thời điểm trong quá trình xử lý, sau đó tiến hành phân tích TOC và xác định hiệu suất khoáng hóa H ( ).
d, Ảnh hưởng của nồng độ Glyphosate ban đầu
Các thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của nồng độ chất ban đầu tới khả năng xử lý của quá trình đƣợc tiến hành với các mức nồng độ của Glyphosate lần lƣợt là 0,05mM; 0,1mM; 0,2mM; 0,4mM. Điều kiện thí nghiệm: I = 0,5 A, T = 28oC, nồng độ Fe2+ = 0,1 mM, pH = 3.
Mẫu được lấy tại các thời điểm trước và sau quá trình điện phân để xác định TOC.
Ngoài ra, hàm lƣợng Glyphosate còn lại trong dung dịch đƣợc tiến hành xác định tại thí nghiệm nồng độ Glyphosate ban đầu = 0,2 mM bằng phương pháp đo quang. Điều kiện thí nghiệm: I = 0,5 A, T = 28oC, nồng độ Fe2+ = 0,1 mM, pH = 3.