Luận án về động học phân hủy hợp chất hữu cơ độc hại trong môi trường nước qua quá trình oxi hóa tiên tiến

• Trường học: Trường Đại Học
• Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Động Học Phân Hủy Hợp Chất Hữu Cơ Độc Hại Trong Nước Bằng Oxi Hóa Tiên Tiến
• Loại tài liệu: Luận Án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Vai trò và vị trí của các quá trình oxi hóa trong lý nước
• 1.2. Phương pháp oxi hóa bằng ozon được nâng cao với các tác nhân khác nhau
• 1.3. Phương pháp Fenton
• 1.4. Phản ứng quang hóa trong phân hủy các chất hữu cơ
• 1.5. Quá trình UV/Clo
• 1.6. Tính chất hóa lý của một số gốc tự do điển hình và khả năng tham gia vào quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại
• 1.6.1. Hoạt tính của gốc tự do Hydroxyl HO
• 1.6.2. Hoạt tính của gốc Hydroperoxyl và Superoxyl (HO2)
• 1.6.3. Sự hình thành các gốc Cl và Cl2-
• 1.6.4. Sự phân hủy và hình thành các gốc tự do sulfate trong môi trường nước
• 1.6.5. Gốc tự do acbonat CO32
• 1.7. Một số xúc tác quang hóa nghiên cứu trong luận án
• 1.7.1. Xúc tác quang hóa nano TiO2
• 1.7.2. Xúc tác quang hóa TiO2/graphen
• 1.7.3. Động học của phản ứng
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Các phương pháp nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp xác định sản phẩm phụ và hàm lượng các chất
• 2.3. Phương pháp đặc trưng vật liệu
• 2.4. Các nghiên cứu thực nghiệm
• 2.5. Một số đối tượng nghiên cứu chính của luận án
• 2.6. Quy trình thí nghiệm Sarafloxacin
• 2.7. Quy trình thí nghiệm với Acetamiprid (ACP)
• 2.8. Quy trình thí nghiệm với Diclofelac và Fenuron
• 2.9. Quy trình tổng hợp Fe(III)-GO và TiO2-GO
• 2.10. Cơ sở lý thuyết của các thí nghiệm quang hóa
• 2.10.1. Mô hình hệ thiết bị phản ứng quang hóa
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ sử dụng hệ UV/H2O2 và UV/NaClO
• 3.2. Phân hủy các hợp chất hữu cơ sử dụng Na lO (gốc tự do)
• 3.3. Phân hủy các hợp chất hữu cơ sử dụng H2O2
• 3.4. So sánh các quá trình AOPs trong phân hủy các hợp chất hữu cơ
• 3.5. Nghiên cứu động học quá trình phân hủy Sarafloxacin bằng hệ UV
• 3.5.1. Khảo sát phổ hấp thụ phân tử trong vùng UV của Sarafloxacin
• 3.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến tốc độ phân hủy Sarafloxacin
• 3.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của anion lO4-, Cl-, SO42-
• 3.5.4. Nghiên cứu các sản phẩm chuyển hóa của quá trình phân hủy Sarafloxacin trên hệ UV
• 3.5.5. Nghiên cứu động học quá trình phân hủy Sarafloxacin bằng hệ UV/H2O2
• 3.5.6. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H2O2
• 3.5.7. Khảo sát ảnh hưởng của các anion vô cơ
• 3.5.8. Nghiên cứu quá trình phân hủy Sarafloxacin bằng hệ UV/NaClO
• 3.5.9. Khảo sát ảnh hưởng của pH
• 3.5.10. Ảnh hưởng của các anion vô cơ
• 3.6. Nghiên cứu quá trình phân hủy Acetamiprid (ACP)
• 3.6.1. Nghiên cứu động học quá trình phân hủy ACP bằng hệ phản ứng UV
• 3.6.2. Nghiên cứu động học quá trình phân hủy ACP bằng hệ UV/Na lO
• 3.6.3. Nghiên cứu quá trình phân hủy ACP sử dụng các xúc tác quang hóa Fe(III)-GO và TiO2-GO
• 3.7. Nghiên cứu quá trình phân hủy Diclofenac (DF) bằng hệ UV/NaHCO3
• 3.8. Nghiên cứu quá trình phân hủy Fenuron (FEN) bằng hệ UV/NaHCO3
• 3.9. Ảnh hưởng của lực ion đến quá trình phân hủy Diclofelac
• 3.10. So sánh sự phân hủy của hai hợp chất hữu cơ Diclofelac và Fenuron
• 3.11. Nghiên cứu các sản phẩm phụ của quá trình phân hủy Fenuron và Diclofelac
• 3.11.1. Trường hợp của Fenuron
• 3.11.2. Trường hợp của Diclofenac
• NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về động học phân hủy

Động học phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng nhằm tìm ra các phương pháp hiệu quả để xử lý ô nhiễm. Các quá trình oxi hóa tiên tiến (AOPs) đã được chứng minh là có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm khó phân hủy sinh học. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng các gốc tự do như gốc hydroxyl (•OH) để thực hiện quá trình phân hủy. Các gốc tự do này có hoạt tính cao và có thể tấn công các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước, từ đó làm giảm nồng độ ô nhiễm. Việc hiểu rõ về động học của các phản ứng này là cần thiết để tối ưu hóa quy trình xử lý nước.

1.1. Các phương pháp oxi hóa tiên tiến

Các phương pháp oxi hóa tiên tiến như UV/H2O2, UV/NaClO đã được áp dụng để phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại. Nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp các tác nhân oxi hóa với ánh sáng UV có thể tạo ra các gốc tự do mạnh mẽ, giúp tăng cường hiệu quả phân hủy. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng tác nhân oxi hóa như H2O2 có thể làm tăng tốc độ phân hủy của các hợp chất như Sarafloxacin và Acetamiprid. Điều này cho thấy rằng việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng, bao gồm pH và nồng độ tác nhân oxi hóa, là rất quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất xử lý nước.

II. Nghiên cứu động học phân hủy

Nghiên cứu động học phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại như Sarafloxacin và Acetamiprid đã chỉ ra rằng các yếu tố như pH và nồng độ ion vô cơ có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy. Các thí nghiệm cho thấy rằng sự hiện diện của các ion như Cl-, SO42- có thể làm thay đổi cơ chế phân hủy, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình oxi hóa tiên tiến. Việc xác định các sản phẩm phụ trong quá trình phân hủy cũng là một phần quan trọng của nghiên cứu này, giúp hiểu rõ hơn về các phản ứng hóa học diễn ra trong môi trường nước.

2.1. Ảnh hưởng của pH và ion vô cơ

Nghiên cứu cho thấy rằng pH có thể ảnh hưởng đến sự hình thành các gốc tự do và tốc độ phân hủy của các hợp chất hữu cơ độc hại. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ở pH thấp, tốc độ phân hủy của Sarafloxacin tăng lên đáng kể. Ngoài ra, sự hiện diện của các ion vô cơ như HCO3- cũng có thể làm giảm hiệu quả của quá trình phân hủy. Điều này cho thấy rằng việc kiểm soát pH và nồng độ ion vô cơ là rất quan trọng trong việc tối ưu hóa các quá trình oxi hóa tiên tiến.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng các phương pháp oxi hóa tiên tiến có thể đạt hiệu suất cao trong việc phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại. Việc sử dụng hệ UV/H2O2 và UV/NaClO đã cho thấy khả năng phân hủy vượt trội so với các phương pháp truyền thống. Các sản phẩm phụ được xác định trong quá trình phân hủy cũng cho thấy rằng các phản ứng hóa học diễn ra rất phức tạp, với nhiều sản phẩm trung gian khác nhau. Điều này mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc tối ưu hóa quy trình xử lý nước, nhằm giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường.

3.1. So sánh hiệu quả giữa các phương pháp

So sánh giữa các phương pháp oxi hóa tiên tiến cho thấy rằng hệ UV/H2O2 có hiệu suất phân hủy cao nhất đối với Sarafloxacin. Trong khi đó, hệ UV/NaClO cũng cho kết quả khả quan nhưng không bằng hệ UV/H2O2. Điều này cho thấy rằng việc lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp là rất quan trọng, đặc biệt trong bối cảnh xử lý nước thải sinh hoạt, nơi có nhiều hợp chất hữu cơ độc hại cần được loại bỏ.