Luận Văn Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy thuốc trừ sâu Diazinon bằng tác nhân (fenton

Khóa luận tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy thuốc trừ sâu Diazinon bằng tác nhân (fenton UV) Fe2+/H2O2/UV


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU . 4
1.1. Tổng quan về Diazinon . 4
1.2. Cơ chế phản ứng Fenton . 5
1.2.1. Cơ chế tạo thành gốc hydroxyl HO và động học các phản ứng Fenton 5
1.2.2. Quá trình quang Fenton (Fenton/UV) . 7
1.2.3. Những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình Fenton . 8
1.2.3.1. Ảnh hưởng của độ pH: . 8
1.2.3.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ Fe
2+
/H
2O2
và loại ion Fe (Fe
2+
hay Fe
3+
) . 9
1.2.3.3. Ảnh hưởng của các anion vô cơ . 10
1.3. Phương pháp trắc quang phân tử UV-VIS . 11
1.3.1.Cơ sở lý thuyết của phương pháp . 11
1.3.2. Các điều kiện tối ưu cho phương pháp phân tích 11
1.3.2.1. Ánh sáng đơn sắc . 11
1.3.2.2. Phổ hấp thụ 11
1.3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ . 12
1.3.2.4. Ảnh hưởng của pH môi trường . 12
1.3.2.5. Ảnh hưởng của ion lạ . 12
1.3.2.6. Ảnh hưởng của thời gian 13
1.3.3. Máy đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS 13
1.3.4. Các phương pháp phân tích định lượng 14
1.3.4.1. Phương pháp đường chuẩn 14
1.3.4.2. Phương pháp thêm . 15
1.4. Các bộ phận chính của máy sắc kí lỏng hiệu năng cao ( HPLC ) 16
1.4.1. Bình chứa dung môi 16
1.4.2. Hệ thống bơm . 16
1.4.3. Hệ thống tiêm mẫu 17
1.4.4. Cột sắc ký lỏng hiệu năng . 17
1.4.5. Detector 17
1.4.6. Bộ phận ghi kết quả 18
1.4.7. Pha tĩnh trong sắc kí lỏng . 18
1.4.8. Pha động trong sắc kí lỏng . 19
1.5. Sơ lược về các biện pháp xử lí nước thải hiện nay . 19
1.5.1. Các phương pháp xử lí cơ học 19
1.5.2. Phương pháp sinh học 20
1.5.3. Các phương pháp hoá học và hóa lý: 20
1.5.3.1. Phương pháp đông tụ . 20
1.5.3.2. Phương pháp trung hòa 21
1.5.3.3. Phương pháp oxi hoá 21
1.5.3.4. Phương pháp khử . 22
1.5.4. Các phương pháp Fenton 22
1.6. Phương pháp xác định chỉ số COD 23
1.6.1. Nguyên tắc 23
1.6.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxi hoá 24
CHƯƠNG II 25
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25
2.1. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 25
2.1.1. Thiết bị, dụng cụ . 25
2.1.2. Hoá chất . 26
2.1.3. Chuẩn bị hoá chất 26
2.1.4. Sơ đồ hệ thống thí nghiệm . 27
2.2. Các bước tiến hành thực nghiệm . 28
2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H2O2
ban đầu tới sự phân huỷ Diazinon. 28
2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Fe2+ ban đầu tới sự phân huỷ Diazinon. 29
2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH tới sự phân huỷ Diazinon. 29
2.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự phân huỷ Diazinon. 29
2.3. Xác định hiệu suất tách COD 29
2.3.1. Qui trình phân tích mẫu 30
2.3.2. Tính toán kết quả 31
2.4. Xác định độ chuyển hóa Diazinon. 32
2.4.1. Xác định hiệu suất chuyển hóa Diazinon bằng phương pháp sắc kí lỏng
hiệu năng cao. 32
2.4.2. Xác định hiệu suất chuyển hóa Diazinon bằng phương pháp đo quang. 32
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33
3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H2O2 ban đầu đến sự phân huỷ Diazinon 33
3.1.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H2O2 ban đầu đến hiệu suất tách COD. 33
3.1.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H2O2 ban đầu đến hiệu suất
chuyển hóa Diazinon. . 34
3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Fe2+ ban đầu đến sự phân huỷ
Diazinon 35
3.2.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Fe2+ ban đầu đến hiệu suất tách
COD. 35
3.2.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Fe2+ ban đầu đến hiệu suất
chuyển hóa Diazinon. . 36
3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự phân huỷ Diazinon . 37
3.3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất tách COD. 37
3.3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất chuyển hóa Diazinon.
. 38
3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất chuyển hóa Diazinon 39
3.4.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tách COD. 39
3.4.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất chuyển hóa
Diazinon. 40
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 42


LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kĩ thuật, nền nông nghiệp Việt
Nam trong những năm gần đây luôn được đầu tư và phát triển không ngừng. Sản
lượng nông nghiệp tăng lên, đời sống người dân ngày càng được cải thiện. Tuy
nhiên, song song với sự phát triển đó thì chất lượng môi trường đất lại xuống cấp
nghiêm trọng. Do chạy theo lợi nhuận nên việc sử dụng phân bón hóa học, thuốc
bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, diệt cỏ được sử dụng tràn lan. Với tình hình lạm
dụng thuốc bảo vệ thực vật và thuốc trừ sâu trong nông nghiệp một cách không
kiểm soát như ở nước ta hiện nay gây ra tồn dư một lượng lớn các chất hữu cơ độc
hại, khó phân hủy, tích tụ lâu dài trong môi trường tác động trực tiếp đến sức khỏe
con người. Đặc biệt, ở nước ta có rất nhiều công ty sang chiết thuốc trừ sâu, và
nước thải của nó là một trong số các nguồn thải độc hại, khó xử lý.
Diazinon là một chất độc đối với con người và côn trùng thông qua tác động
của nó vào các enzyme thần kinh. Phương pháp xử lý vi sinh thường trở nên không
hiệu quả đối với loại chất trơ này. Các chất được sử dụng trong phương pháp xử lý
hóa học truyền thống như clo, kalipemanganat , các chất này có thể trở thành tác
nhân gây ô nhiễm nếu sau khi xử lý vẫn còn dư một lượng nhỏ.
Phương pháp Fenton UV sử dụng tổ hợp H
2O2
và muối sắt Fe
2+
là tác nhân
oxi hóa rất hiệu quả cho việc phân hủy các chất hữu cơ như Diazinon. Quá trình
Fenton UV có tính ưu việt ở chỗ tác nhân H
2O2
và muối sắt (II) tương đối rẻ và có
sẵn, đồng thời không độc hại dễ sử dụng. Hơn nữa nhờ tác dụng bức xạ của UV, ion
sắt được chuyển hóa từ trạng thái Fe
3+
sang Fe
2+
và sau đó ngược lại Fe
2+
sang Fe
3+
tạo thành một chu kỳ không dừng, quá trình quang Fenton xảy ra tạo gốc HO

được
phát triển rất thuận lợi.
Đây chính là điểm khác biệt giữa fenton thông thường và quang fenton. Với
những lí do trên, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình phân hủy thuốc trừ sâu Diazinon bằng tác nhân (fenton UV)
Fe
2+
/H
2O2/UV” với mong muốn góp phần nhỏ bé vào việc xử lí nước thải thuốc trừ
sâu ở nước ta.
2
2. Mục tiêu nghiên cứu.
Tìm được các thông số tối ưu cho quá trình phân hủy Diazinon đạt hiệu quả
cao nhất bởi các tác nhân Fe
2+
/H
2O2/UV
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm của trường Đại học Sư phạm Đà
Nẵng với đối tượng được nghiên cứu là các mẫu sản phẩm thuốc trừ sâu Diazinon
lấy từ Công ty cổ phần bảo vệ thực vật 1 Trung Ương – Chi nhánh Đà Nẵng.
4. Phương pháp nghiên cứu.
4.1. Nghiên cứu lý thuyết.
Phân tích và tổng hợp lý thuyết: nghiên cứu cơ sở khoa học của đề tài.
Nghiên cứu giáo trình và tài liệu tham khảo có liên quan đến đề tài.
Trao đổi với giáo viên hướng dẫn.
Dùng toán học thống kê để xử lý kết quả.
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm.
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân huỷ Diazinon bằng tác
nhân Fe
2+
/H
2O2/UV.
Xác định hiệu suất tách COD bằng phương pháp Bicromat Cr
2O7
2-/Cr
3+
Xác định hiệu suất chuyển hóa Diazinon bằng phương pháp sắc kí lỏng hiệu
năng cao và phương pháp đo quang.
5. Kết cấu của đề tài.
Nội dung của đề tài được trình bày trong 3 chương:
Chương I: Trình bày khái quát về:
- Diazinon
- Hệ xúc tác fenton/UV.
- Phương pháp trắc quang phân tử UV-VIS.
- Máy sắc kí lỏng hiệu năng cao.
- Một số phương pháp xử lý nước thải hiện nay.
Chương II: Trình bày các phương pháp thực nghiệm:
- Chuẩn bị hoá chất thí nghiệm.
- Xác định hiệu suất tách COD.
3
- Xác định độ chuyển hóa Diazinon.
Chương III: Trình bày các kết quả thu được và giải thích.
Cuối cùng là phần kết luận và các phụ lục như bảng biểu
6. Đóng góp của đề tài
Bước đầu tìm hiểu cơ chế của phản ứng phân huỷ Diazinon. Kết quả nghiên
cứu này là cơ sở cho những nghiên cứu sâu hơn về vấn đề phân huỷ các chất hữu cơ
độc hại bằng xúc tác quang fenton.
- Làm tài liệu cho sinh viên các khoá sau.
4
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về Diazinon[10]
Bảng 1.1: Một số thông số của Diazinon
Công thức phân tử C12H21N2O3
PS
Công thức cấu tạo
Phân tử gam 304,35g/mol
Độ tan trong nước ở 20
o
C 40 mg/l
Nhiệt độ sôi 210.8
o
C
Nhiệt độ đông đặc 5.7
o
C
Trạng thái Lỏng, màu nâu sẫm
Diazinon là một thuốc trừ sâu organophosphate nonsystemic được sử dụng
rộng rãi như kiểm soát gián, cá bạc, kiến, bọ chét trong các tòa nhà dân cư, hoặc sử
dụng trên lúa, cây ăn quả, ngô, mía, thuốc lá, khoai tây và nhà máy làm vườn.
Diazinon có tác động tiếp xúc, vị độc, thấm sâu, hiệu lực trừ sâu rất cao,
nhanh và kéo dài, là chất độc đối với con người và côn trùng thông qua tác động của
nó vào các enzim thần kinh. Diazinon kết hợp hóa học với các enzym
acetylcholinesterase và bất hoạt nó.
Người bị ngộ độc diazinon thường có các triệu chứng chính là đau đầu, buồn
nôn, chóng mặt, mờ mắt, tức ngực, khó thở, hoặc co giật cơ bắp yếu, khó khăn
trong việc đi bộ, nôn mửa, đau bụng, và tiêu chảy.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bùi Xuân Vững (2009), Phương pháp phân tích sắc kí.
[2]Nguyễn Thị Dung, Phạm Phát Tân, Nguyễn Trường Duy (2006), “So sánh khả
năng phân huỷ Natri 2,4-diclophenaxetat trên xúc tác quang TiO
2
với ánh sáng tử
ngoại”, Tạp chí hoá học, Tập 44.
[3] PGS.PTS. Đặng Kim Chi (2001), Hóa học môi trường.
[4]ThS. Phạm Thị Hà (2008), Các phương pháp phân tích quang học, TP. Đà Nẵng.
[5]ThS. Phạm Thị Hường, Bài giảng Xử lí nước thải, Đà Nẵng
[6]Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2005), Các quá trình hoá nâng cao trong xử
lí nước và nước thải, Cở sở khoa học và ứng dụng, Nhà xuất bản khoa học và kĩ
thuật.
[7] E. Neyens, J. Baeyens, “A review of classic Fenton’s perdation as an
advanced dation technique”, Journal of Hazardous Materials B98 (2003) 33–50.
[8]Mohamed Ksibi, Asma Zemzemi, Rachid Boukchima (2003), Photocatalytic
degradability of substituted phenols over UV irradiated TiO
2
[9]http://download.***********/ca10a633e94f250b002397878eeaeddd/4dde8710/sour
ce/2010/20101210/nguyenvanquan037/cod_7058.pdf
[10] http://en.wikipedia.org/wiki/Diazinon
[11]http://www.scribd.com/doc/43975633/ph%C6%B0%C6%A1ng-phap-FENTON
[12]http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:CwvfFB4RCAAJ:yeu
moitruong.com/forum/showthread.php%3F1011-c%C3%B4ng-ngh%E1%BB%87-fenton-(FentonReagent)+phan+ung+fenton&cd=3&hl=vi&ct=clnk&gl=vn&source=www.
google.com.vn
[1 3 ]http://www2.hcmuaf.edu.vn/data/quoctuan/Nhu%20cau% 20oxy%20h
oa%20hoc%20 - %20COD.pdf