nhanh theo thời gian. Sau 5 phỳt, lƣợng TNR đó bị phõn hủy 97,53 %. Sau 20 phỳt, lƣợng TNR bị phõn hủy hoàn toàn 100%. Nhƣ vậy, sự phõn hủy TNR bằng tỏc nhõn Fenton cũng phụ thuộc vào thời gian. Thời gian thực hiện quỏ trỡnh Fenton càng dài, sự phõn hủy TNR càng lớn.
3.2.5. So sỏnh khả năng phõn hủy cỏc hợp chất nitrophenol nhiễm trong nƣớc bằng tỏc nhõn Fenton bằng tỏc nhõn Fenton
Để so sỏnh khả năng phõn hủy cỏc hợp chất nitrophenol nhiễm trong nƣớc bằng tỏc nhõn Fenton, chỳng tụi đó tiến hành thớ nghiệm lấy nồng độ cỏc hợp chất nitrophenol ban đầu: C0
MNP = 179,0 mg/l, C0DNP = 163,03 mg/l, C0TNP = 196,99 mg/l, C0TNR = 177,6 mg/l, CH2O2 = 3,5.10-3M, CFe(II) = 3,5.10-4M, ở mụi trƣờng pH = 3 và pH = 5, nhiệt độ 300
C.
Kết quả khảo sỏt cho thấy nồng độ của tất cả hợp chất nitrophenol khỏc nhƣ MNP, DNP và TNR cũng đều giảm đỏng kể theo thời gian sau khi bổ sung tỏc nhõn Fenton vào dung dịch, đặc biệt là với MNP và TNR. Tuy nhiờn, mức độ suy giảm nồng độ cỏc hợp chất NPs phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ thời gian phản ứng, nồng độ Fe2+
, H2O2, pH, nhiệt độ dung dịch và bản chất cỏc hợp chất NPs. Đó khảo sỏt và xỏc định đƣợc quy luật ảnh hƣởng của cỏc yếu tố trờn tới tốc độ và hiệu suất phõn hủy NPs bằng hệ tỏc nhõn Fenton.
Kết quả khảo sỏt cho thấy hệ tỏc nhõn Fenton thớch hợp cho mục đớch phõn hủy cỏc hợp chất NPs cú nồng độ H2O2 thƣờng lớn hơn khoảng 10 lần so với nồng
52 độ Fe2+, thớ dụ dung dịch 3,5.10-4
M Fe2++ 3,5.10-3M H2O2. Mức độ suy giảm nồng độ cỏc hợp chất NPs phụ thuộc vào bản chất (cấu tạo) của cỏc hợp chất NPs (số lƣợng nhúm NO2 , -OH cú trong phõn tử, sự cú mặt của cỏc nhúm thế khỏc,…). Số lƣợng nhúm NO2 càng lớn thỡ tốc độ và hiệu suất phõn hủy càng nhỏ. Thớ dụ, trong mụi trƣờng pH = 3, đối với MNP (Bảng 3.22) hiệu suất phõn hủy đạt mức 100% sau 15 phỳt phản ứng; với 2,4,6-TNP: sau 45 phỳt (Bảng 3.22). Riờng với DNP để đạt đƣợc hiệu suất phõn hủy tƣơng tự thỡ phải cần đến thời gian là 60 phỳt (Bảng 3.22).
Sự tăng hiệu suất phõn hủy TNR so với MNP, DNP và TNP cú thể liờn hệ với ảnh hƣởng của sự cú mặt nhúm OH- nhúm hoạt húa thứ 2, trong phõn tử TNR đó làm tăng khả năng phõn hủy nú bằng tỏc nhõn Fenton. Kết quả khảo sỏt cho thõý mụi trƣờng cú pH=3 là thớch hợp nhất cho phản ứng phõn hủy NPs bằng tỏc nhõn Fenton. Khi tăng pH đến pH= 5, hiệu suất phõn hủy NPs cú giảm nhƣng quy luật biến đổi đối với cả 4 hợp chất đó khảo sỏt vẫn giống nhƣ trong mụi trƣờng pH=3 (Bảng 3.22). Khi tăng nhiệt độ dung dịch từ 20 lờn 50OC đó phỏt hiện đƣợc sự tăng đỏng kể hiệu suất và tốc độ phõn hủy NPs. Tuy nhiờn phản ứng Fenton chỉ cú ý nghĩa thực tiễn khi thực hiện trong dung dịch cú nhiệt độ nằm trong khoảng 25-35 O
C (nhiệt độ mụi trƣờng nƣớc tự nhiờn).
Bảng 3.22. Sự biến đổi hiệu suất phõn hủy (H,%), tốc độ trung bỡnh phõn hủy (VTB, mg/l/phỳt) của NPs bằng tỏc nhõn Fenton trong dung dịch cú pH=3 theo thời gian phản ứng. Thời gian, phỳt MNP DNP TNP TNR H, % V, mg/l/phỳt H, % V, mg/l/phỳt H, % V, mg/l/phỳt H, % V, mg/l/phỳt 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15 100 11,93 95,1 10,3 95,7 6,70 100 11,84 30 98,9 5,4 99,7 6,53 45 99,4 3,6 100 4,37 60 100 3,6
Từ kết quả đƣợc dẫn trờn Bảng 3.22 ta nhận thấy tốc độ trung bỡnh phõn hủy cỏc hợp chất NPs cú trong dung dịch (pH=3 ) bằng tỏc nhõn Fenton (tớnh tại thời điểm sau 15 phỳt phản ứng) tăng dần theo dóy:
TNP (6,70 mg/l/phỳt) < DNP (10,3 mg/l/phỳt) < TNR (11,84 mg/l/phỳt) < MNP (11,93 mg/l/phỳt)
53
Bảng 3.23. Sự biến đổi hiệu suất phõn hủy (H,%), tốc độ trung bỡnh phõn hủy (VTB, mg/l/phỳt) của NPs bằng tỏc nhõn Fenton trong dung dịch cú pH=6.
Thời gian, phỳt MNP DNP TNP TNR H, % V, mg/l/phỳt H, % V, mg/l/phỳt H, % V, mg/l/phỳt H, % V mg/l/phỳt 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15 39,4 0,40 3,1 0,3 4,40 0,57 3,0 0,46 30 6,01 0,22 8,42 0,54 5,3 0,40 45 - - - - - 60 8,65 0,23 16,35 0,53 12,9 0,49
Khi pH mụi trƣờng tăng lờn đến pH=6 thỡ cả hiệu suất và tốc độ phõn hủy cỏc hợp chất NPs bằng tỏc nhõn Fenton đều giảm đỏng kể: sau 60 phỳt hiệu suất phõn hủy MNP chỉ đạt 39,4 %, DNP : 8,65 %, TNP: 16,35%, cũn TNR: 12,9 % (Bảng 3.23). Hiện tƣợng này là cú tớnh quy luật vỡ phản ứng Fenton dạng cổ điển (tức hệ Fenton chỉ gồm Fe2+
và H2O2) thƣờng chỉ xảy ra thuận lợi và hiệu quả cao trong mụi trƣờng axit yếu (pH 2- 4), cao nhất ở pH khoảng 2,8-3,0; cũn ở mụi trƣờng pH>5 phản ứng khụng cú hiệu quả. Khi pH>6 hiệu suất phản ứng sụt giảm do sự chuyển húa ion Fe2+
thành hydroxit sắt (III) dạng keo. Hydroxit sắt (III) xỳc tỏc phõn hủy H2O2 thành oxy và nƣớc mà khụng tạo nờn gốc *OH. Điều này chứng tỏ khi sử dụng tỏc nhõn Fenton để xử lý phõn hủy cỏc hợp chất NPs thỡ pH mụi trƣờng cần đƣợc duy trỡ ở khoảng pH = (3 – 5), tối ƣu nhất là ở pH~ 3.
Từ kết quả khảo sỏt cú thể nhận thấy Fenton là một trong cỏc tỏc nhõn oxi húa nõng cao cú thể sử dụng hiệu quả cho mục đớch xử lý cỏc mẫu nƣớc bị nhiễm cỏc hợp chất NPs. Tuy nhiờn phƣơng phỏp xử lý nƣớc bị nhiễm NPs bằng quỏ trỡnh Fenton cú một hạn chế đỏng kể là khụng thể thực hiện hiệu quả ở điều kiện mụi trƣờng cú pH trung tớnh (pH 6-7). Do đú khi ỏp dụng cho cỏc mẫu nƣớc thực tế cần phải cú cụng đoạn điều chỉnh pH trƣớc khi tiến hành xử lý.