ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TR ƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN YZ ĐỖ HỮU PHÚC NGHIÊN CỨU PHÂN HỦY THUỐC TRỪ SÂU FENOBUCARB TRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA DÙNG ĐIỆN CỰC TITAN CHUYÊN NGÀNH: HÓA VÔ CƠ MÃ SỐ: 60 44 25 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. HOÀNG ĐÔNG NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2010 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cám ơn các thầy cô bộ môn hóa vô cơ đã tận tình truyền đạt kiến thức cho em trong suốt khóa học! Em xin gởi lời cám ơn chân thành đến thầy Hoàng Đông Nam đã nhiệt tình hướng dẫn em thực hiện luận văn này. Cám ơn thầy thật nhiều! Cám ơn ban lãnh đạo Sở Nội Vụ Tiền Giang đã tạo điều kiện cho tôi học tập! Cám ơn gia đình đã động viên và hổ trợ để con hoàn thành được chương trình của bậc học này! Cám ơn các bạn đã động viên tôi trong những lúc khó khăn! MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cám ơn Mục lục Danh mục các từ viết tắt Danh mục các hình Danh mục các bảng số liệu MỞ ĐẦU Trang Chương 1: TỔNG QUAN 1 1.1. GIỚI THIỆU VỀ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT 1 1.1.1. ĐỊNH NGHĨA VỀ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT 1 1.1.2. PHÂN LOẠI THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT 1 1.1.2.1. Phân loại theo đối tượng sử dụng 1 1.1.2.2. Phân loại theo con đường xâm nhập 1 1.1.2.3. Phân loại theo gốc hóa học 1 1.1.3. TỔNG QUAN VỀ FENOBUCARB 3 1.1.3.1. Thông tin chung 3 1.1.3.2. Ứng dụng 4 1.1.3.3. Độc tính 8 1.2. GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP OXI HOÁ NÂNG CAO (AOPs) 11 1.2.1. GIỚI THIỆU CHUNG 11 1.2.2. KHẢ NĂNG OXI HÓA VÀ CƠ CHẾ - PHƯƠNG THỨC PHẢN ỨNG CỦA GỐC HYDROXYL (OH o ) 13 1.2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP OXI HOÁ NÂNG CAO 16 1.2.3.1. Các quá trình Fenton (Fenton Processes) 17 1.2.3.2. Quá trình oxi hóa điện hóa 25 1.2.4. MỘT SỐ KẾT QUẢ ÁP DỤNG QUÁ TRÌNH FENTON ĐIỆN HÓA VÀO XỬ LÝ NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI 29 1.3. ĐIỆN PHÂN 30 1.3.1. KHÁI NIỆM 30 1.3.2. NGUYÊN TẮC ĐIỆN PHÂN 30 1.3.3. CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN CỰC 31 1.3.3.1. Quá trình trên anode 31 1.3.3.2. Quá trình trên cathode 31 Chương 2 : THỰC NGHIỆM………………………………………… ………32 2.1. MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, KỸ THUẬT PHÂN TÍCH 32 2.1.1. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 32 2.1.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 32 2.1.2.1. Nghiên cứu phân hủy fenobucarb trong nước bằng phương pháp điện hóa với những điều kiện khác nhau 32 2.1.2.2. Dùng các phương pháp và kỹ thuật để xác định định lượng fenobucarb còn lại sau khi đã được xử lý 32 2.1.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1.3.1. Điện phân dung dịch fenobucarb trong nước 32 2.1.3.2. Xác định hàm lượng fenobucarb sau khi được xử lý…………. 33 2.1.4. CÁC KỸ THUẬT PHÂN TÍCH ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 33 2.1.4.1. Phương pháp đo COD 33 2.1.4.2. Phương pháp đo TOC 35 2.1.4.3. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao 37 2.2. THỰC NGHIỆM 39 2.2.1. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ 39 2.2.1.1. Hóa chất 39 2.2.1.2. Dụng cụ thiết bị 40 2.2.2. TIẾN TRÌNH THỰC NGHIỆM 40 2.2.2.1. Chuẩn bị điện cực điện phân 40 2.2.2.2. Chuẩn bị dung dịch fenobucarb (C 12 H 17 NO 2 ) 41 2.2.2.3. Chuẩn bị các hóa chất khác 41 2.2.2.4. Tiến hành đo COD 41 2.2.2.5. Tiến hành đo sắc ký lỏng hiệu năng cao 43 2.2.2.6. Tiến hành đo TOC 45 2.2.2.7. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân hùy fenobucarb trong quá trình điện phân 45 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48 3.1. CÁCH BỐ TRÍ ĐIỆN CỰC 48 3.1.1. Anode (+): titan. Cathode (-): carbon 48 3.1.2. Anode (+): titan. Cathode (-) : titan 48 3.2. LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU LÀM ĐIỆN CỰC ANODE 49 3.2.1. Anode (+): sắt. Cathode (-): carbon 50 3.2.2. Anode (+): titan. Cathode (-): carbon 50 3.3. NGUYÊN LIỆU LÀM ĐIỆN CỰC CATHODE ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG PHÂN HỦY FENOBUCARB TRONG QUÁ TRÌNH ĐIỆN PHÂN 51 3.3.1. Anode (+): titan. Cathode (-): titan 51 3.3.2. Anode (+): titan. Cathode (-): carbon 51 3.3.3. Anode (+): titan. Cathode (-): sắt 52 3.4. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ FENOBUCARB LÊN KẾT TỦA SẮT 53 3.4.1. Fenobucarb 200mg/l 53 3.4.2. Fenobucarb 150mg/l 53 3.4.3. Fenobucarb 100mg/l 54 3.4.4. Fenobucarb 75mg/l 54 3.4.5.Fenobucarb 50mg/l 54 3.5. ẢNH HƯỞNG CỦA pH DUNG DỊCH ĐẾN KHẢ NĂNG PHÂN HỦY FENOBUCARB TRONG QUÁ TRÌNH ĐIỆN PHÂN CÁCH BỐ TRÍ ĐIỆN CỰC 55 3.5.1. pH = 2,14 56 3.5.2. pH = 5,75 56 3.5.3. pH = 8,00 56 3.6. HIỆU QUẢ CỦA QUÁ TRÌNH ĐIỆN PHÂN KHI THAY ĐỔI MẬT ĐỘ DÒNG (THAY ĐỔI KHOẢNG CÁCH HAI ĐIỆN CỰC 58 3.6.1. Mật độ dòng bằng 0,0475A/cm 2 (khoảng cách hai điện cực 0,5cm) 58 3.6.2. Mật độ dòng bằng 0,0267A/cm 2 (khoảng cách hai điện cực 1cm) 58 3.6.3. Mật độ dòng bằng 0,0103A/cm 2 (khoảng cách hai điện cực 1,5cm) 58 3.7. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÂN HỦY VỚI NHỮNG NỒNG ĐỘ KHÁC NHAU CỦA FENOBUCARB 59 3.7.1. Dung dịch fenobucarb 200mg/l 60 3.7.2. Dung dịch fenobucarb 100mg/l 60 3.7.3. Dung dịch fenobucarb 50mg/l 60 3.8. SỰ HAO HỤT SẮT TRONG QUÁ TRÌNH ĐIỆN PHÂN 61 3.8.1. Cho 0,5ml FeSO 4 vào hệ ngay từ đầu, sau đó không cho thêm FeSO 4 vào hệ 62 3.8.2. Cho 0,5ml FeSO 4 vào hệ ngay từ đầu, sau đó cho thêm0,5ml FeSO 4 vào hệ sau mỗi giờ điện phân 62 3.9. LẤY KẾT QUẢ CỦA THÍ NGHIỆM 3.8.2 ĐEM CHẠY SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG CAO 63 3.10. LẤY KẾT QUẢ CỦA THÍ NGHIỆM 3.8.2 ĐEM ĐO TOC 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT A Ampe AOPs Advance oxidation processes (oxi hóa nâng cao). COD Chemical oxygen demand (nhu cầu oxy hóa học). EC Emulsifiable concentrate (nhũ dầu) HPLC High performance liquid chromatography (sắc ký lỏng hiệu năng cao). IC Inorganic carbon (cacbon vô cơ). ND Nhũ dầu NPOC Nonpurgeable organic carbon (carbon hữu cơ khó bay hơi). QCVN Quy chuẩn Việt Nam t Thời gian TC Total carbon (tổng cacbon). TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TIC Total inorganic carbon (tổng cacbon vô cơ). TN Total nitrogen (tổng nitơ). TOC Total organic carbon (tổng cacbon hữu cơ). UV Ultraviolet (ánh sáng cực tím, bước sóng tứ 190 – 350 nm. V Vôn DANH MỤC BẢNG Chương 1: TỔNG QUAN Trang Bảng 1.1: Ứng dụng của fenobucarb ……………… …………………….…4 Bảng 1.2: Liều lượng sử dụng và thời gian cách ly…………………………10 Bảng 1.3: So sánh thế oxi hoá của gốc tự do OH o với một số tác nhân oxi hoá thông dụng khác… ……………………………………… 13 Bảng 1.4: Thế của một số tác nhân oxi hoá ở pH=0 và nhiệt độ t = 25 o C….13 Bảng 1.5: Hằng số tốc độ phản ứng (M -1 s -1 ) của gốc hydroxyl OH o so với ozone…………………………………………………………………14 Bảng 1.6: Một số chất ô nhiễm trong nước và nước thải có thể xử lý bằng các quá trình oxi hoá nâng cao……………………… …………… 16 Bảng 1.7: Một số cách hình thành gốc OH o ……………………………… 17 Bảng 1.8: Các phản ứng chủ yếu trong quá trình Fenton……………… …19 Chương 2: THỰC NGHIỆM Bảng 2.1: Mục đích ứng dụng của từng bộ phận trong hệ thống………… 36 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Bảng 3.1: Cách bố trí điện cực anode (+): titan. Cathode (-): carbon ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý……………………………….… ………48 Bảng 3.2: Cách bố trí điện cực anode (+): titan. Cathode (-): titan ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý…………………………….…………48 Bảng 3.3: Nguyên liệu làm điện cực anode (+): sắt, cathode (-): carbon ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý 50 Bảng 3.4: Nguyên liệu làm điện cực anode (+): titan, cathode (-): carbon ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý 50 Bảng 3.5: % hàm lượng COD giảm khi (+) là titan, (-) là titan……… 51 Bảng 3.6: % hàm lượng COD giảm khi (+) là titan, (-) là carbon 51 Bảng 3.7: % hàm lượng COD giảm khi (+) là titan, (-) là sắt 52 Bảng 3.8 : Khảo sát sự hấp phụ của fenobucarb 200mg/l lên kết tủa sắt 53 Bảng 3.9: Khảo sát sự hấp phụ của fenobucarb 150mg/l lên kết tủa sắt 53 Bảng 3.10: Khảo sát sự hấp phụ của fenobucarb 100mg/l lên kết tủa sắt 54 Bảng 3.11: Khảo sát sự hấp phụ của fenobucarb 75mg/l lên kết tủa sắt 54 Bảng 3.12: Khảo sát sự hấp phụ của fenobucarb 50mg/l lên kết tủa sắt 54 Bảng 3.13: % hàm lượng COD giảm khi pH = 2,14 56 Bảng 3.14: % hàm lượng COD giảm khi pH = 5,75 56 Bảng 3.15: % hàm lượng COD giảm khi pH = 8,00 56 Bảng 3.16: % hàm lượng COD giảm khi mật độ dòng bằng 0,0475A/cm 2 58 Bảng 3.17: % hàm lượng COD giảm khi mật độ dòng bằng 0,0267A/cm 2 58 Bảng 3.18: % hàm lượng COD giảm khi mật độ dòng bằng 0,0103A/cm 2 ………………………………………………… 58 Bảng 3.19: % hàm lượng COD giảm khi điện phân dung dịch fenobucarb 200mg/l 60 Bảng 3. 20: % hàm lượng COD giảm khi điện phân dung dịch fenobucarb 100mg/l 60 Bảng 3.21: % hàm lượng COD giảm khi điện phân dung dịch fenobucarb 50mg/l 60 Bảng 3.22: Hiệu quả phân hủy của hệ khi cho 0,5ml FeSO 4 vào hệ ngay từ đầu, sau đó không cho thêm FeSO 4 vào hệ 62 Bảng 3.23: Hiệu quả phân hủy của hệ khi cho 0,5ml FeSO 4 vào hệ ngay từ đầu, sau đó cho thêm 0,5ml FeSO 4 vào hệ sau mỗi giờ điện phân… 62 [...]... đề này Chỉ có một vài nghiên cứu về xúc tác quang hóa UV và ozone, nghiên cứu oxi hóa điện hóa còn rất hạn chế Trước tình hình đó, đề tài luận văn: Nghiên cứu phân hủy một số thuốc trừ sâu trong nước thải bằng phương pháp điện hóa dùng điện cực titan được tiến hành nhằm tìm hiểu cơ chế, tác động và hiệu quả của quá trình oxi hóa điện hóa với việc phân hủy thuốc bảo vệ thực vật fenobucarb Đồng thời,... trồng, thuốc phòng trừ các côn trùng hại vật nuôi,…Như vậy, thuốc phòng trừ dịch hại có phạm vi sử dụng rộng hơn 1.1.2 PHÂN LOẠI THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT Có nhiều cách phân loại, sau đây là 3 cách phân loại thường dùng [1] 1.1.2.1 Phân loại theo đối tượng sử dụng Thuốc trừ sâu Thuốc trừ bệnh Thuốc trừ cỏ Thuốc trừ chuột Thuốc điều tiết sinh trưởng cây trồng 1.1.2.2 Phân loại theo con đường xâm nhập Thuốc. .. tiếp xúc Thuốc có tác dụng vị độc Thuốc có tác dụng xông hơi Thuốc có tác dụng nội hấp (hoặc lưu dẫn) Thuốc có tác dụng thấm sâu 1.1.2.3 Phân loại theo gốc hóa học Dựa theo cấu tạo hóa học, chia thuốc bảo vệ thực vật thành nhiều nhóm Thuốc trừ sâu : Có các nhóm chính là: [1], [6], [7] Nhóm thuốc thảo mộc: Là những chất trừ sâu có trong thực vật, như các chất nicotine (trong cây thuốc lào, thuốc lá),... nhiên Nước thải mạ niken Nước thải khai thác dầu thô Cyanide Nước thải sản xuất dầu oliu Escherichia coli Nước thải chứa phenol Nhựa phenolic Nước thải ngành in Nước thải ngành nhuộm Trinitrotoluen Các chất hữu cơ bền vững 1.2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP OXI HOÁ NÂNG CAO [17], [27],[33] Một số phương pháp hình thành gốc tự do hydroxyl OHo bởi các quá trình oxi hóa nâng cao: Trên cơ sở Ozone Trên cơ sở UV oxi hóa: ... giữa H+ và OHo Theo nhiều nghiên cứu, nói chung phản ứng Fenton xảy ra thuận lợi ở 2 < pH < 5,5 Ví dụ : Ảnh của pH đến sự phân huỷ một số thuốc trừ sâu Atrzin, Monuron, Monolinuron, Metobromuron, Linuron, Isproturon, Diuron được Ijpelaar G.F [15] nghiên cứu và cho thấy sự phân huỷ các thuốc trừ sâu phụ thuộc nhiều vào pH và tỷ lệ Fe2+/H2O2 Hình 1.2: % thuốc trừ sâu bị phân hủy bằng tác nhân Fenton Fe2+/H2O2... tạo của fenobucarb ………………………… …4 Hình 1.2: % thuốc trừ sâu bị phân hủy bằng tác nhân Fenton Fe2+/H2O2 ở pH=7,4 với nồng độ H2O2 10mg/l và 25mg/l…… 22 Hình 1.3: % thuốc trừ sâu bị phân hủy bằng tác nhân Fenton Fe2+/H2O2 ở pH=5,5 với nồng độ H2O2 10mg/l và 25mg/l…………… … 23 Hình 1.4: Sơ đồ quá trình Fenton điện hóa và sự tạo thành gốc hydroxyl OHo…………………………… …… ….28 Hình 1.5: Hiệu quả phân hủy với tác... thị Crom Nước thải sản xuất thuốc bảo vệ thực Coliform vật Các sản phụ khi khử trùng bằng Các chất hữu cơ bay hơi Chlorine Nước thải sản xuất bột giấy Nước thải chưng cất cồn, rượu Cryptosporidium Nước thải sản xuất sợi thuỷ tinh Các chất có màu và mùi vị khó chịu Nước thải bệnh viện Nước thải sản xuất cao su Hoá chất bảo vệ thực vật Nước thải sản xuất hoá chất đặc biệt Nước thải sản xuất giấy Craft Các... bật của AOPs so với các phương pháp oxi hóa hóa học cổ điển Trong khi các công nghệ xử lý nước ứng dụng các phương pháp oxi hóa hoá học cổ điển đòi hỏi nhiệt độ và áp suất cao, thì các công nghệ ứng dụng APOs hoạt động trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thường Chlorine (Cl2) là chất oxi hoá hoá học tốt được sử dụng để khử Fe2+ trong nước ngầm hoặc nước mặt, trong khử trùng nước sau xử lý Vì chlorine... nhiễm trong nước và nước thải là để “vô cơ hoá” hoặc “khoáng hoá”, tức chuyển hoá các chất ô nhiễm hữu cơ thành các chất vô cơ đơn giản và không độc hại Cụ thể là chuyển: Carbon trong phân tử chất ô nhiễm thành cacbon dioxit Hydrogen trong phân tử chất ô nhiễm thành nước Phosphor trong phân tử chất ô nhiễm thành phosphate hoặc phosphoric acid Sulfur trong phân tử chất ô nhiễm thành sulfate Nitrogen trong. .. lý nước thải ở nước ta 1 1 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT 1.1.1 ĐỊNH NGHĨA VỀ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT [1] Thuốc bảo vệ thực vật là những chất độc có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp, được dùng để phòng và trừ các đối tượng gây hại cho cây trồng nông nghiệp như sâu, bệnh, cỏ dại, chuột,… Thuốc phòng trừ dịch hại bao gồm thuốc bảo vệ thực vật và các loại thuốc làm rụng lá, thuốc . PHÚC NGHIÊN CỨU PHÂN HỦY THUỐC TRỪ SÂU FENOBUCARB TRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA DÙNG ĐIỆN CỰC TITAN CHUYÊN NGÀNH: HÓA VÔ CƠ MÃ SỐ: 60 44 25 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC. quang hóa UV và ozone, nghiên cứu oxi hóa điện hóa còn rất hạn chế. Trước tình hình đó, đề tài luận văn: Nghiên cứu phân hủy một số thuốc trừ sâu trong nước thải bằng phương pháp điện hóa dùng. 32 2.1.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 32 2.1.2.1. Nghiên cứu phân hủy fenobucarb trong nước bằng phương pháp điện hóa với những điều kiện khác nhau 32 2.1.2.2. Dùng các phương pháp và kỹ thuật để