(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu xử lý nước thải của dây chuyền sản xuất diazo dinitrophenol bằng giải pháp quang fenton

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

DƯƠNG THỊ THANH LOAN

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT DIAZO DINITROPHENOL
BẰNG GIẢI PHÁP QUANG FENTON

Ngành:

Khoa học môi trường

Mã số:

8440301

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Văn Hoàng
PGS. TS. Nguyễn Thị Hồng Hạnh

NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIÊP - 2018

download by :


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các số liệu và hình
ảnh trong luận văn hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ
cơng trình khoa học nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được
cám ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày 17 tháng 5 năm 2018

Tác giả luận văn

Dương Thị Thanh Loan

i

download by :


LỜI CẢM ƠN
Tơi xin trân trọng bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đối với TS. Nguyễn Văn Hoàng và
PGS.TS.Nguyễn Thị Hồng Hạnh đã định hướng, chỉ bảo, nhiệt tình giúp đỡ tơi trong
suốt q trình học tập và nghiên cứu đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn Thủ trưởng Viện Công nghệ mới – Viện Khoa học và
Công nghệ qn sự, Bộ Quốc phịng, các cán bộ phịng Cơng nghệ môi trường – Viện Công
nghệ mới đã tạo điều kiện giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện đề tài.
Tôi xin trân trọng cảm ơn đối với các thầy cô giáo Khoa môi trường cùng các
thầy cô giáo Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong q trình học tập
cũng như hồn thành luận văn này.
Tơi xin được cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đã động viên, giúp đỡ trong quá trình
học tập và nghiên cứu.
Luận văn được hoàn thành với sự hỗ trợ của đề tài nền cấp Viện KH-CN Quân sự:
“Nghiên cứu xử lý nước thải dây chuyền sản xuất Diazo dinitrophenol bằng giải pháp kết
hợp sắt nano hóa trị 0 và quang Fenton”.
Hà Nội, ngày 17 tháng 5 năm 2018
Tác giả luận văn

Dương Thị Thanh Loan

ii

download by :


MỤC LỤC
Lời cam đoan ...................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii
Mục lục ........................................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt ....................................................................................................... v
Danh mục bảng ................................................................................................................ vi
Danh mục hình ............................................................................................................... viii
Trích yếu luận văn ............................................................................................................ ix
Thesis abstract................................................................................................................... x
Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1

1.2.

Giả thuyết khoa học ............................................................................................ 2

1.3.

Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 2

1.4.

Phạm vı nghıên cứu ............................................................................................ 2

1.5.

Những đóng góp mớı, ý nghĩa khoa học thực tıễn ............................................. 2

Phần 2. Tổng quan tàı lıệu ............................................................................................. 3
2.1.

Đặc đıểm, tính chất của dıazo dınıtrophenol ...................................................... 3

2.1.1.

Đặc điểm của DDNP .......................................................................................... 3

2.1.2.

Tính chất vật lý ................................................................................................... 4

2.1.3.

Tính chất hóa học ............................................................................................... 5

2.1.4.

Độc tính của DDNP ............................................................................................ 6

2.2.

Hıện trạng cơng nghệ xử lý nước thảı nhıễm DDNP ......................................... 8

2.2.1.

Các nghiên cứu nước ngoài ................................................................................ 8

2.2.2.

Các nghiên cứu trong nước ............................................................................... 12

2.3.

Phân loạı các phản ứng oxı hóa nâng cao trên cơ sở tác nhân •OH ................. 13

2.4.

Khái niệm về tác nhân oxi hóa nâng cao •oh và q trình oxi hóa nâng
cao trên cơ sở •OH ............................................................................................ 16

2.4.1.

Đặc điểm và tính chất của tác nhân oxi hóa nâng cao •OH .............................. 16

2.4.2.

Đặc điểm phản ứng oxi hóa của gốc •OH ........................................................ 17

2.5.

Đặc điểm q trình oxi hóa FENTON .............................................................. 17

2.5.1.

Phản ứng tạo gốc •OH trong q trình Fenton ................................................. 17

2.5.2.

Đặc điểm động học phản ứng oxi hóa phân hủy các chất hữu cơ trong quá

iii

download by :


trình Fenton....................................................................................................... 18
2.5.3.

Các yếu tố ảnh hưởng tới động học phản ứng oxi hóa Fenton ......................... 20

2.6.

Đặc điểm q trình quang FENTON ................................................................ 21

2.6.1.

Khái niệm chung về quá trình quang phân trực tiếp và gián tiếp ..................... 21

2.6.2.

Quá trình quang Fenton .................................................................................... 22

Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ............................................................ 24
3.1.

Địa điểm nghiên cứu......................................................................................... 24

3.2.

Thời gian nghiên cứu ........................................................................................ 24

3.3.

Đối tượng/hóa chất và thiết bị .......................................................................... 24

3.3.1.

Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 24

3.3.2.

Hóa chất và thiết bị ........................................................................................... 24

3.4.

Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 26

3.5.

Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 26

3.5.1.

Phương pháp phân tích chỉ tiêu thành phần nước thải...................................... 26

3.5.2.

Khảo sát các điều kiện xử lý DDNP trong nước bằng phương pháp quang
Fenton ............................................................................................................... 28

3.5.3.

Phương pháp phân tích nồng độ DDNP .......................................................... 29

Phần 4. Kết quả và thảo luận ...................................................................................... 31
4.1.

Khảo sát thành phần nước thảı dây chuyền sản xuất ddnp tạı nhà máy z121 ......... 31

4.2.

Nghiên cứu đặc điểm q trình phân hủy ddnp trong mơi trường nước
bằng hệ uv-fenton ............................................................................................. 34

4.2.1.

Xây dựng đường chuẩn DDNP ......................................................................... 34

4.2.2.

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy DDNP bằng
phương pháp UV-Fenton .................................................................................... 36

4.3.

Đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý nước thảı chứa DDNP tạı nhà máy sản
xuất quốc phịng................................................................................................ 53

4.3.1.

Đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý nước thải chứa DDNP bằng phương
pháp quang Fenton tại các nhà máy sản xuất quốc phòng................................ 53

4.3.2.

Thử nghiệm điều kiện tối ưu để xử lý nước thải chứa DDNP tại nhà máy
Z121 – Tổng cục CNQP ................................................................................... 55

Phần 5. Kết luận ........................................................................................................... 57
Tài liệu tham khảo .......................................................................................................... 58

iv

download by :


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng Việt

BOD

Nhu cầu oxy hóa sinh học

CNQP

Cơng nghiệp quốc phịng

COD

Nhu cầu oxy hóa hóa học

DDNP

Diazo dinitrophenol

DNP

Dinitrophenol

HPLC

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

MNP

Mononitrophenol

TNP

Trinitrophenol

TNR

Trinitroresocinol, axit styphnic

UV-Vis

Quang phổ tử ngoại khả kiến

v

download by :


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Độ tan của DDNP .......................................................................................... 5
Bảng 2.2. Tốc độ nổ của DDNP .................................................................................... 6
Bảng 2.3.

Các quá trình oxi hóa nâng cao dựa vào gốc hydroxyl •OH ....................... 13

Bảng 2.4.

Các phản ứng có thể xảy ra trong q trình Fenton .................................... 18

Bảng 3.1.

Các phương pháp phân tích chỉ tiêu thành phần nước thải ......................... 27

Bảng 3.2.

Các điều kiện tiến hành khảo sát ................................................................. 29

Bảng 4.1.

Kết quả phân tích chất lượng nước thải tại dây chuyền sản xuất Diazo
dinitrophenol (tháng 8/2017) ....................................................................... 32

Bảng 4.2.

Kết quả phân tích chất lượng nước thải tại dây chuyền sản xuất Diazo
dinitrophenol (tháng 10/2017) ..................................................................... 33

Bảng 4.3.

Ảnh hưởng của pH tới hiệu suất xử lý DDNP (CoDDNP =370,40 mg/l,
H2O2/Fe2+ =20 , T=30 oC) ............................................................................ 36

Bảng 4.4. Kết quả phân tích chất lượng nước sau quá trình xử lý UV- Fenton tại
các pH thử nghiệm khác nhau ..................................................................... 38
Bảng 4.5.

Kết quả phân tích chất lượng nước sau q trình xử lý UV- Fenton
mơi trường pH khác nhau đối với nước thải Nhà máy Z121 ...................... 39

Bảng 4.6.

Sự phụ thuộc của hiệu suất vào nhiệt độ (CoDDNP =370,4

mg/l,

2+

H2O2/Fe =20 , pH=3) ................................................................................ 40
Bảng 4.7. Kết quả phân tích chất lượng nước sau q trình xử lý UV- Fenton ở
các nhiệt độ khác nhau khác nhau ............................................................... 41
Bảng 4.8.

Kết quả phân tích chất lượng nước sau q trình xử lý UV- Fenton
mơi trường nhiệt độ khác nhau đối với nước thải Nhà máy Z121 .............. 42

Bảng 4.9.

Sự phụ thuộc của hiệu suất xử lý vào nồng độ DDNP ban đầu .................. 43

Bảng 4.10. Kết quả phân tích chất lượng nước theo các nồng độ DDNP ban đầu
khác nhau ..................................................................................................... 45
Bảng 4.11. Kết quả phân tích chất lượng nước sau xử lý UV- Fenton ở các nồng
độ DDNP khác nhau đối với nước thải Nhà máy Z121 .............................. 46
Bảng 4.12. Ảnh hưởng của tỉ lệ tác nhân Fenton đến hiệu suất xử lý DDNP
(CoDDNP =370,4 mg/l, pH=3, T=30 oC) ........................................................ 47
Bảng 4.13. Kết quả phân tích chất lượng nước theo các tỉ lệ H2O2/Fe2+ khác nhau .... 49

vi

download by :


Bảng 4.14. Kết quả phân tích chất lượng nước sau xử lý UV- Fenton ở tỷ lệ
H2O2/Fe2+ khác nhau đối với nước thải Nhà máy Z121 ........................... 50
Bảng 4.15. Ảnh hưởng của bước sóng bức xạ UV đến hiệu suất xử lý DDNP
(CoDDNP =370,40 mg/l, H2O2/Fe2+ =20 , T=30 oC) ....................................... 51

Bảng 4.16. Kết quả phân tích chất lượng nước sau q trình xử lý UV- Fenton ở
các bước sóng khác nhau khác nhau ........................................................... 52
Bảng 4.17. Kết quả phân tích chất lượng nước sau xử lý UV- Fenton ở các bước
sóng khác nhau đối với nước thải Nhà máy Z121 (NT6) ............................ 53
Bảng 4.18. Chất lượng nước thải sau xử lý tại Nhà máy Z121 ..................................... 56

vii

download by :


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Hai đồng phân của DDNP ............................................................................... 3
Hình 2.2. Sơ đồ cơng nghệ sản xuất thuốc gợi nổ DDNP tại nhà máy Z121 .................. 7
Hình 3.1. Sơ đồ hệ thống thiết bị để thực hiện phản ứng oxi hóa DDNP trong
điều kiện có bức xạ UV ................................................................................. 25
Hình 3.2. Hệ thống thiết bị thí nghiệm phản ứng oxi hóa DDNP trong điều kiện
có bức xạ UV ................................................................................................. 25
Hình 4.1. Sắc đồ HPLC của DDNP ............................................................................... 34
Hình 4.2. Phổ UV-Vis của DDNP ................................................................................. 35
Hình 4.3. Đồ thị ngoại chuẩn xác định DDNP bằng phương pháp HPLC .................... 35
Hình 4.4 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý DDNP ........................................... 37
Hình 4.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất xử lý DDNP ................................... 40
Hình 4.6 Ảnh hưởng của nồng độ DDNP ban đầu đến hiệu suất xử lý DDNP ........ 44
Hình 4.7 Ảnh hưởng của tỷ lệ H2O2/Fe2+ đến hiệu suất và tốc độ trung bình phân
hủy DDNP trong hệ UV-Fenton .................................................................... 48
Hình 4.8 Ảnh hưởng của bước sóng UV đến hiệu suất phân hủy DDNP .................... 51
Hình 4.9 Phương án cơng nghệ xử lý nước thải sản xuất tại dây chuyền sản xuất
DDNP nhà máy Z121 .................................................................................... 54

viii

download by :


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Tên tác giả: Dương Thị Thanh Loan
Tên luận văn: Nghiên cứu xử lý nước thải của dây chuyền sản xuất Diazo dinitrophenol
bằng giải pháp quang Fenton
Ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 8440301

Tên cơ sở đào tạo: Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
Xác định các tác nhân gây ô nhiễm nước thải của dây chuyền sản xuất DDNP tại các
nhà máy quốc phòng. Lựa chọn được các điều kiện công nghệ và xây dựng quy trình xử lý
nước thải phát sinh từ dây chuyền sản xuất DDNP bằng giải pháp quang fenton. Trên cơ sở
đó xây dựng được qui trình cơng nghệ thiết bị xử lý nước thải dây chuyền sản xuất DDNP,
áp dụng tại nhà máy Z121/TCCNQP, nước thải sau xử lý đạt QCVN 40: 2011/BTNMT.
Phương pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng các phương pháp phân tích truyền thống và hiện đại như: phương
pháp phổ khối lượng cao tần cảm ứng plasma ICP-MS, phương pháp phân tích sắc ký lỏng
hiệu năng cao và phương pháp trắc quang.
Kết quả chính và kết luận
Đã khảo sát và phân tích xác định được các thành phần gây ô nhiễm nước thải
dây chuyền sản xuất DDNP bao gồm: pH, nồng độ DDNP, phenol, COD, tổng N, tổng
P, độ màu.
Đã xây dựng được mơ hình nghiên cứu, xác định các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất
xử lý DDNP, COD, độ màu, tổng N, tổng P bằng phương pháp quang Fenton.

Đã xác định được các điều kiện tối ưu về: pH, bước sóng đèn UV, tỉ lệ H2O2/Fe2+
và nồng độ DDNP, độ màu.
Đã đề xuất được qui trình cơng nghệ xử lý nước thải dây chuyền sản xuất DDNP và
áp dụng thử tại nhà máy Z121 đạt kết quả tốt.

ix

download by :


THESIS ABSTRACT
Master candidate: Duong Thi Thanh Loan
Thesis title: “Study on treating wastewater containing Diazodinitrophenol by photo –
Fenton process
Major: Environment Science

Code: 8440301

Educational organization: Viet Nam National University of Agriculture
Purposes of research
Identify the waste water contaminants from the DDNP production line in defence
factories. Selection of technological conditions and construction of wastewater treatment
process derived from DDNP production line by Fenton optical solution. In this base, the
technology of wastewater treatment equipment for DDNP production line has been
developed and applied to factory Z121 / TCCNQP, wastewater after treatment meet the
QCVN 40: 2011 / BTNMT standards.
Methods of research
Thesis used traditional and modern analyses as main methods such as ICP-MS highfrequency induction plasma mass spectrometry, high-performance liquid chromatography
analysis and photometry.
Main results and conclusions

The contaminated compositions of wastewater from DDNP production were
determined and analyzed: pH, DDNP concentration, phenol, COD, total N, total P, color.
A model of research was constructed, factors that affect to DDNP processing
efficiency, COD, color, total N, total P by Fenton optical method were detemined.
The optimum conditions for pH, UV wavelength, H2O2/Fe2+ ratio, DDNP
concentration and color were determined.
A technological process of wastewater treatment for the DDNP production line has
suggested and applied in Z121 factory with good results.

x

download by :


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Các hợp chất phenol nói chung và các dẫn xuất nitro của chúng là các loại
hợp chất hữu cơ bền vững và có độc tính cao với mơi trường. Vì thế đây là một
trong các loại chất ô nhiễm hữu cơ độc hại đang được nhiều nhà khoa học ở nước
ngoài và trong nước quan tâm nghiên cứu. Các hợp chất phenol thường có trong
nước thải một số ngành cơng nghiệp như lọc hóa dầu, sản xuất bột giấy, sản xuất
phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc nhuộm và trong nước thải của các dây
chuyền sản xuất vật liệu nổ tại các cơ sở sản xuất quốc phòng (Trần Mạnh Trí và
cs., 2005). Một trong các đối tượng được quan tâm nghiên cứu là hợp chất
Diazodinitrophenol có trong nước thải dây chuyền sản xuất chất gợi nổ trên cơ sở
axit picric. Diazo dinitrophenol (DDNP) là chất gợi nổ được sử dụng rộng rãi
trong lĩnh vực quân sự và dân sự. DDNP có đặc điểm chung giống với các hợp
chất phenol là khó phân hủy trong mơi trường và có độc tính cao, cần phải có các
biện pháp xử lý triệt để.
Để chuyển hóa phenol và các dẫn xuất có độc tính cao với mơi trường của

nó bị nhiễm trong nguồn nước người ta đã thử nghiệm ứng dụng một số phương
pháp như ozon phân, điện phân và phân hủy sinh học. Đã có nhiều cơng trình
ứng dụng các giải pháp công nghệ khác nhau để xử lý nguồn nước bị nhiễm
phenol và một số dẫn xuất nitro của nó. Các tác nhân chính dùng để phân hủy các
hợp chất phenol, nitrophenol đã được thử nghiệm là ozon, clo hoạt hóa; điện hóa,
Fenton, các tác nhân oxy hóa tiên tiến trong đó có thành phần là sắt hóa trị khơng
Fe (0), oxy khơng khí.
Việc nghiên cứu xử lý DDNP có trong nước thải của các cơ sở sản xuất
quốc phòng bằng các phương pháp oxi hóa tiên tiến như quang Fenton có ý nghĩa
khoa học và thực tiễn cao, giúp cho việc đánh giá, lựa chọn chính xác và phát
triển ứng dụng nhanh các giải pháp công nghệ mới hiệu quả cao để khử độc cho
môi trường nước bị nhiễm các hợp chất phenol độc hại. Việc xây dựng được quy
trình công nghệ xử lý nước thải DDNP bằng giải pháp quang Fenton sẽ có rất
nhiều ứng dụng hữu ích đối với thực trạng bảo vệ môi trường hiện nay tại các
nhà máy quốc phòng này. Với các lý do trên, tên đề tài luận văn được xác định là

1

download by :


"Nghiên cứu xử lý nước thải của dây chuyền sản xuất Diazo dinitrophenol
bằng giải pháp quang Fenton" nhằm nghiên cứu đặc điểm quy trình cơng nghệ
sử dụng phương pháp quang Fenton để xử lý nước thải có chứa thành phần thuốc
gợi nổ Diazodinitrophenol.
1.2. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Quá trình quang Fenton sẽ sinh ra các gốc tự do, có hoạt tính oxy hóa
cao. Các tác nhân này sẽ phản ứng và phân hủy DDNP và các chất hữu cơ trong
nước thải của dây chuyền sản xuất DDNP.
1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Xác định các tác nhân gây ô nhiễm nước thải của dây chuyền sản xuất
DDNP tại các nhà máy quốc phòng. Lựa chọn được các điều kiện công nghệ và
xây dựng quy trình xử lý nước thải phát sinh từ dây chuyền sản xuất DDNP bằng
giải pháp quang Fenton. Trên cơ sở đó, xây dựng được qui trình cơng nghệ thiết
bị xử lý nước thải dây chuyền sản xuất DDNP, áp dụng tại nhà máy
Z121/TCCNQP. Nước thải sau xử lý đạt QCVN 40: 2011/BTNMT (B).
1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng nghiên cứu: Nước thải của dây chuyền sản xuất DDNP của nhà
máy Z121.
- Thời gian nghiên cứu: Đề tài tiến hành trong thời gian từ tháng 4/2017 đến
tháng 4/2018.
- Địa điểm nghiên cứu: Viện Công nghệ mới/ Viện Khoa học cơng nghệ
Qn sự.
1.5. NHỮNG ĐĨNG GĨP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC THỰC TIỄN
Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần vào việc phát triển và mở rộng ứng
dụng các q trình oxi hóa nâng cao trong cơng nghệ xử lý nước thải công
nghiệp bị nhiễm các chất hữu cơ độc hại nói chung và nước thải cơng nghiệp
quốc phịng nói riêng.
Xác định được các điều kiện và xây dựng được quy trình cơng nghệ xử
lý nước thải phát sinh từ dây chuyền sản xuất DDNP hiện có tại các nhà máy
quốc phòng.

2

download by :


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT CỦA DIAZO DINITROPHENOL
2.1.1. Đặc điểm của DDNP

DDNP có cấu tạo là: 2-diazo-4,6-dinitrophenol (DDNP) có cơng thức
phân tử là C6H2N4O5; khối lượng mol là 210,104 đvC; có các nhóm nitro
(-NO2) và diazo (-N=N) trong một vịng benzen.

Hình 2.1. Hai đồng phân của DDNP
DDNP là hợp chất diazo đầu tiên, được tổng hợp bởi Griess năm 1858,
b ằ n g c á c h cho oxit nitrua (NO) vào dung dịch rượu của 2-amino-4,6-

dinitrophenol (axit picramic) (Griess P., 1946). Tuy nhiên chỉ cho đến năm 1892,
DDNP mới được Lenze ứng dụng trong chế tạo thuốc nổ, sau đó sử dụng rộng
rãi trong các bộ phận kích nổ thương mại và quân sự như là một chất nổ chính
hiệu quả. Đây là vật liệu nổ có năng lượng cao (tương đương với các thuốc nổ
mạnh như octogen, hexogen), khả năng bắt lửa cao, nguyên liệu chế tạo phổ
biến, giá thành rẻ, an toàn trong sử dụng và bảo quản do độ nhạy va đập
thấp. Đây được coi là thuốc gợi nổ thân thiện với mơi trường vì khơng chứa
các thành phần độc hại ( chì, thủy ngân) n h ư các thuốc gợi nổ khác (stypnat
chì, phuminat thủy ngân,…). Chính vì vậy, DDNP được sử dụng khá phổ biến
tại nhiều nước trên thế giới để làm thuốc mồi nổ trong quân sự cũng như trong
công nghiệp.
Nhiều phương pháp tổng hợp DDNP với các cách khác nhau đã được
thực hiện. Clark đã thu được DDNP dưới dạng bột, dạng hạt và các tinh thể

3

download by :


giống kim cương (Clark L.V., 1933). Trên thực tế, DDNP được tạo ra bởi
phương pháp này có khả năng chảy kém và mật độ thấp. Các tinh thể DDNP với
mật độ khối lượng khoảng 0,55 g/cm3 được Frederick tạo ra bằng cách thêm

nitrit vào một hỗn hợp của axit picramic và bổ sung một axit với sự có mặt
của thuốc nhuộm triphenylmetan (F.M.Garfied et al., 1946). Đóng góp đáng kể
của tác giả là việc bổ sung chất phụ gia như là thành phần kiểm soát tăng
trưởng tinh thể. Tuy nhiên, kích thước trung bình của DDNP dạng bảng chỉ là
60 µm. DDNP được sản xuất bằng cách thêm axit clohiđric và natri nitrit vào
picramate natri đồng thời có khả năng chịu nén kém ở dạng hình cầu
glomerocryst (Jiang R.G. et al., 2006).
2.1.2. Tính chất vật lý
DDNP tinh thể có màu vàng, tuy nhiên sản phẩm kĩ thuật có thể từ màu
vàng đậm, xanh lá cây hoặc nâu đậm (Bagal Li, 1975), tỷ trọng thường lấy là
1,63 g/cm3, nhưng theo Lowe-Ma tỷ trọng là 1,719 g/cm3 (X-ray) (Lowe-Ma
C.K. et al., 1987), Bagal cho rằng tỷ trọng phụ thuộc vào công nghệ chế tạo
DDNP. Tỷ khối của DDNP khoảng 0,5-0,9 g/cm3 và chỉ 0,27 g/cm3 với bột
mịn. Nhiệt sinh là 321 kJ/mol (Urbanski T., 1967), tan chảy ở 157-1580C, nổ
mạnh ở nhiệt độ cao (Meyer J. Homburg, 2002).
Khả năng hòa tan của DDNP được thể hiện trong bảng 2.1, nó có thể tan
dễ dàng trong axit acetic, axeton nóng, nitrobenzene, tan ít hơn trong
methanol, etanol và etyl axetat, cực ít trong các dung dịch hữu cơ khác.
DDNP là hợp chất hút ẩm nhẹ, 1% khối lượng tăng lên khi lưu trữ ở độ ẩm
tương đối 70% trong 40 ngày (Spicak S. et al., 1957), nó tan nhẹ trong nước
(0,08g trong 100 ml tại 250C) nhưng tính chất nổ khơng bị ảnh hưởng vì sau
đó vật liệu khơng có dấu hiệu phản ứng ở nhiệt độ bình thường. Việc lưu trữ
trong mơi trường nước không ảnh hưởng đến màu hay độ nhạy của DDNP (Dehn
W.M., 1922), nó có thể giữ nguyên vẹn khả năng nổ trong 24 tháng ở nhiệt độ
thường hay 12 tháng ở 500C trong nước (Report TM, 1984).
Khi bị chiếu ánh sáng DDNP sẽ có cảm quang và chuyển tối, mẫu bị phơi
nắng cho thấy dấu hiệu phân hủy sau chỉ 40 giờ (Urbanski T., 1967). Tuy nhiên, bề
mặt tinh thể được quang hóa trở thành một lớp màng chống lại các tác động khác
của ánh sáng trên phần bên trong của tinh thể (Yamamoto K., 1966).

4

download by :


Bảng 2.1. Độ tan của DDNP
Độ tan (g/100g dung dịch)
0

25 C

500C

(Report TM, 1984)

(Clack L.V., 2006)

0,08

-

-

2,45

Methanol

0,57

1,25

Ethanol

0,84

2,43

Triclorometan

-

0,11

Tetraclorometan

-

Vết

Benzen

-

0,23

Toluen

0,09

0,15

-

-

0,04

-

-

-

1,40

-

6,0

-

Dung môi
Nước
Etyl acetat

Petrol ete
Etyl ete
Cacbon disunfit
Axit axetic
Axeton

Chú thích: “-” là viết tắt cho khơng nghiên cứu

DDNP ổn định ở nhiệt độ vừa phải (600C) trong thời gian dài, tuy nhiên nó
dễ phân hủy ở nhiệt độ cao hơn 1000C (Kaiser M. et al., 1995), không thay
đổi khi lưu trữ trong 650C và mất khoảng 1,25% khối lượng trong điều kiện
1000C, 96h (Bagal Li, 1975).
2.1.3. Tính chất hóa học
DDNP ổn định trong axit vơ cơ lạnh, bị phân hủy trong axit sunfuric
nóng đậm đặc và dung dịch hydroxit lạnh, giải phóng nitơ (Bagal Li, 1975).
Nó phản ứng với kiềm và natri azua (NaN3), tạo thành muối natri của 2-azido4,6- dinitrophenol và giải phóng nitơ. Phản ứng này có thể sử dụng cho phân
tích lượng DDNP trong mẫu được xác định từ lượng của nitơ tạo ra.
DDNP có tính tương thích với hầu hết các thuốc nổ thơng thường
(Ficheroulle H. et al., 1949). Khả năng phản ứng của DDNP ẩm với kim loại
đã được xem xét, thấy rằng DDNP trong khơng khí ẩm khơng ăn mịn kim loại
và chỉ có tác động nhẹ vào nó.
Độ nhạy cảm của DDNP giống như phuminat thủy ngân (Hg(ONC)2) (Bagal
Li, 1975) hoặc nhẹ hơn (Clack L.V., 2006), phụ thuộc vào kích thước của hạt, tinh

5

download by :


thể mịn sẽ nhạy hơn gấp 2 lần so với hạt thô (Yue Yuan et al., 2008).
Nhiệt độ cháy của DDNP là 1850C (Spicak S. et al., 1957) (trong 5s).
Nhiệt độ cháy của DDNP được chiếu xạ thấp hơn không chiếu xạ do ánh
sáng ảnh hưởng đến chất lượng của chất. Khi cháy, DDNP không bị hạn chế
và không bị nén, giống như nitro xenlulo, thậm chí với số lượng vài gram.
Nó khơng cháy hoặc phát nổ dưới nước ngay cả khi được nối với một dây mồi

nổ (Bagal Li, 1975).
Sau khi nổ, DDNP phân hủy hình thành cacbon monoxit (CO), cacbon,
axit xianhidric (HCN) và nitơ, theo phương trình sau (Urbanski T., 1967):
10C6H2N4O5  42 CO + 2,52 CO2 + 2,94 H2O + 3,15 H2 + 7,67 C
+ 7,82 HCN + 16,1 N2
Tốc độ nổ phụ thuộc vào mật độ được thể hiện trong bảng 2.2.
Bảng 2.2. Tốc độ nổ của DDNP
Mật độ (g.cm-3)

Tốc độ nổ (m.s-1)

0,9

4400 (Fedoroff B.T et al., 1983)

1,5

6600 (Meyer J. Homburg, 2002)

1,6

6900 (Fedoroff B.T et al., 1983)

2.1.4. Độc tính của DDNP
DDNP là một chất độc, có thể gây kích ứng mắt, da hoặc đường hơ
hấp, nhức đầu, chóng mặt, buồn nơn, nơn mửa, tiêu chảy, thị lực mờ. Sự phơi
nhiễm lâu dài với các hợp chất nitro của hydrocacbon thơm đã được biết đến
gây tổn thương gan và thận với sự sản sinh teo vàng cấp, viêm gan nhiễm độc
và thối hóa mỡ ở thận. Khơng có dữ liệu giới hạn phơi nhiễm cho phép.
Khơng có dữ liệu về độc tính cấp tính (Urbanski T., 1959).

Ngày nay, mọi người có thể tiếp xúc với DDNP bằng cách hít thở khơng
khí ơ nhiễm, uống nước bị ơ nhiễm, ăn thực phẩm bị ô nhiễm, hoặc bằng cách
tiếp xúc với đất bị ô nhiễm. Khác với nồng độ nhất định của khơng khí ở nơi làm
việc, mức độ DDNP trong khơng khí khơng được đo đạc rõ ràng. DDNP cũng
hiện diện trong nước thải của một số ngành cơng nghiệp. Ví dụ, nước thải từ một
nhà máy sản xuất thuốc nhuộm có thể chứa 3,2 mg DDNP trên một lít nước

6

download by :


(mg/L). Nước ngầm từ nơi thải ra của một nhà máy đã từng sử dụng DDNP trong
sản xuất chứa nồng độ DDNP là 30,6 mg/L. Mức DDNP không được đo đạc rõ
ràng trong nước uống và thực phẩm. Với mức DDNP có nồng độ thấp có thể gây
ra phơi nhiễm cho một số người tại nơi họ sinh sống hoặc làm việc. Những người
sống gần các bãi thải chứa DDNP có thể bị phơi nhiễm bằng cách hít thở khơng
khí bị ơ nhiễm. Trẻ con có thể bị phơi nhiễm bằng cách chạm và ăn đất có chứa
DDNP khi ở gần các địa điểm ơ nhiễm này. DDNP có thể tiếp xúc với người
trong thời gian nhất đinh nếu công việc liên quan đến sản xuất hoặc sử dụng
DDNP, hoặc liên quan đến việc đốt một số loại chất thải hoặc dọn sạch bãi rác
chứa DDNP. Việc tiếp xúc lâu dài với DDNP có thể làm tăng cơ sở tỷ lệ trao đổi
chất, làm cơ thể sinh nhiệt; đổ mồ hôi; giảm cân và tăng nhịp tim, tăng tốc độ thở
và nhiệt độ chung của cơ thể. Một số hoặc tất cả những triệu chứng này đã phát
hiện ở một số người sau khi họ nuốt liều cao 46 miligam DDNP trên kilogam
trọng lượng cơ thể mỗi ngày (mg/kg/ngày) hoặc liều thấp như 1 mg/kg/ngày. Với
liều lượng từ 2 mg/kg/ngày DDNP trở lên trong thời gian dài, người thử nghiệm
đã bị triệu chứng tê tay và bàn chân. Một số người nuốt phải liều 6 mg
DDNP/kg/ngày trong thời gian ngắn hoặc liều từ 1 đến 4 mg/kg/ngày DDNP
trong một thời gian dài đã có triệu chứng giảm nghiêm trọng một số loại bạch

cầu có khả năng chống lại bệnh tật.
Sơ đồ công nghệ sản xuất DDNP tại nhà máy sản xuất quốc phịng như sau:

Hình 2.2. Sơ đồ cơng nghệ sản xuất thuốc gợi nổ DDNP tại nhà máy Z121
Quá trình tổng hợp DDNP chi tiết:
- Hỗn hợp nước và nitroxanthic được đưa vào bể phản ứng, khuấy đều hỗn
hợp, đun nóng ở nhiệt độ nhất định, sau đó thêm dần natri cacbonat vào hỗn hợp

7

download by :


để tạo thành dung dịch natripicrat. Dung dịch này được chuyển sang bể phản ứng
tiếp theo, tại đây dung dịch được làm nóng và thêm dung dịch natri sunfit vào
trong khoảng thời gian nhất định. Hỗn hợp phản ứng sau đó được làm nguội và
lọc, thu được chất kết tủa C6H2(NO2)2(NH2)ONa dạng tinh thể màu đỏ.
- Khuấy hỗn hợp C6H2(NO2)2(NH2)ONa với nước, sau đó thêm natri nitrit
vào bể phản ứng, hòa tan hết. Tiếp tục thêm axit clohidric vào bể với tỉ lệ nhất
định, khuấy liên tục hỗn hợp phản ứng trong thời gian nhất định để tạo thành
thuốc DDNP.
Sản phẩm sau tổng hợp sẽ được rửa bằng nước lạnh và sấy khơ. Lượng
chất thải phát sinh trong q trình sản xuất DDNP lớn, thường là 200 ~ 300
kg/kg (DDNP), bao gồm thêm nước thải chứa kiềm, nước thải có tính axit tạo
ra trong q trình đường chéo và khi rửa sạch tinh thể nước rửa chứa rất nhiều
quinone và các hợp chất phenol, những chất hữu cơ độc cho đất, nước, động
thực vật và do đó có khả năng gây hại nghiêm trọng. Với sự gia tăng của dây
chuyền sản xuất, phân tán bụi DDNP có thể gây ra thiệt hại lớn. Phương pháp xử
lý nước thải nói chung là rất khó.
2.2. HIỆN TRẠNG CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DDNP

2.2.1. Các nghiên cứu nước ngoài
2.2.1.1. Phương pháp oxi hóa
+ Phương pháp oxi hóa Fenton
Phương pháp kết hợp kim loại hóa trị 0 và Fenton (Yue Yuan et al.,
2016): Theo phương pháp này, các thông số hoạt động chính bao gồm pH ban
đầu (1,5-7,0), Fe/Cu (5-50 g/l), tốc độ khí (0-2 l/phút), thời gian phản ứng (0-180
phút) và nồng độ H2O2 (0-40 mmol/l) được tối ưu hóa, sau đó phản ứng với sắt
hóa trị 0 hoặc tổ hợp kim loại hóa trị 0 như Fe/Cu để khử các hợp chất nitro, azo
thành các amin (các hợp chất dễ phân hủy hơn và giảm độ màu) đồng thời hấp
phụ và kết tủa một số thành phần khác có trong nước thải như: chất hoạt
động bề mặt, sunfua,... Sau đó, nước thải được xử lý bằng phương pháp Fenton.
Trong điều kiện tối ưu có thể xử lý 100% DDNP, 87% COD và trên 99,9%
màu. Đây là phương pháp xử lý khá hiệu quả nước thải sản xuất DDNP, đặc biệt
là ở nồng độ cao, cải thiện đáng kể khả năng phân hủy sinh học của nước thải.
Tuy nhiên, các kết quả thử nghiệm chưa đề cập đến khả năng xử lý các thành

8

download by :


phần khác trong nước thải như nitrit, sunfua và các sản phẩm phụ trong quá trình
sản xuất cũng như các sản phẩm của q trình phân hủy.
Nước thải cơng nghiệp DDNP được xử lý bằng hệ 3 quá trình liên tiếp
0

Fe / khơng khí-Fenton-Fe0/khơng khí, và các thơng số hoạt động tối ưu là (Yue
Yuan et al., 2008):
Fe0/khơng khí: pH ban đầu = 2, thời gian xử lý = 0,5h, [Fe0] = 40 g/l,
khơng khí sục = 1,5 l/phút.

Fenton oxy hóa: pH = 3, nồng độ H2O2 = 2,5 mmol/l, thời gian xử lý = 1h.
Dưới điều kiện tối ưu này, hiệu quả loại bỏ COD và màu đã đạt được tương
ứng khoảng 80% và 98%.
Phương pháp Fenton: Các kết quả của Niu (Niu Fei-fei, 2010) cho thấy
khi pH là 4, nồng độ của H2O2 và FeSO4.7H2O tương ứng là 40 ml/l và 2,502
g/l, thời gian phản ứng là 4 giờ, ở nhiệt độ bình thường, COD của nước thải
DDNP sau khi xử lý là 1386 mg/l; tỷ lệ loại bỏ COD là 66,68%; tỷ lệ loại bỏ màu
là 89,20%.
Qua nhiều đánh giá đều cho thấy pH tối ưu cho quá trình Fenton là từ 3
đến 5, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý cịn có nồng độ H2O2, Fe2+, thời
gian xử lý, nhiệt độ dung dịch.
+ Oxy hóa bằng nước ở trạng thái siêu tới hạn (Ma DZ et al., 2011)
Phương pháp này được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 6000C, áp suất
24MPa và lượng oxy dư thừa là 0,8 MPa. Nước siêu tới hạn sẽ hòa tan tốt các
chất hữu cơ và oxy, phản ứng giữa chúng không bị giới hạn bởi phân cách
pha. Phương pháp này có hiệu quả cao (loại bỏ 99% COD và 100% màu),
không gây ô nhiễm thứ cấp. Tuy nhiên, cơng nghệ này địi hỏi thiết bị phức
tạp và khó áp dụng ở quy mô lớn.
+ Phương pháp xúc tác điện hóa (Fan RG et al., 2011)
Theo phương pháp này, các thành phần trong nước thải DDNP bị oxy
hóa thành CO2 và các hợp chất đơn giản nhờ các gốc tự do sinh ra trong quá
trình điện phân, điện cực được chế tạo bằng vật liệu đặt biệt (BDD), dạng
màng kim cương. Do đó, trong q trình xử lý các điện cực khơng bị ăn mịn
và khơng tạo ra bùn trên anod. Phương pháp này có hiệu quả xử lý cao, ít bị

9

download by :

ảnh hưởng bởi độ đục của dung dịch. Tuy nhiên chi phí chế tạo điện cực khá
tốn kém, đồng thời quá trình xử lý phải bổ sung một lượng muối khá lớn
(1000 mg/l), cần phải pha loãng trước khi thải.
+ Phương pháp vi điện phân hay còn gọi là nội điện phân
Đây là q trình vật lý và hóa học để xử lý nước thải, sử dụng nguyên tắc
phản ứng của pin galvanic Fe/C, oxy hóa và khử điện hóa kết hợp quá trình keo tụ,
sa lắng. Phương pháp này có ưu điểm là thiết bị đơn giản, chi phí thấp, khoảng ứng
dụng rộng. Nghiên cứu của Ai (Ai HN et al., 2010) chỉ ra rằng trong môi trường
axit, điều kiện xử lý tối ưu là: pH = 4; t0 = 250C; thời gian phản ứng là 2 ngày và
VFe/VC là 1,2; tỷ lệ loại bỏ COD là 85,65% và tỷ lệ loại bỏ S2 là 91,03%. Trong
môi trường kiềm, điều kiện xử lý tối ưu là: pH = 10; T = 250C; thời gian phản ứng
là 2 ngày và VFe/Vc là 1,2; tỷ lệ loại bỏ COD là 90,13% và S2 là 91,60%. Tuy
nhiên, đây là quá trình xử lý không triệt để, các thành phần nitro chủ yếu bị khử
thành các hợp chất amin nên làm giảm màu của nước thải.
2.2.1.2. Phương pháp hấp phụ

+ Hấp phụ bằng CPB cải tiến zeolit
Zeolit là nhóm khống chất có cấu trúc khung xốp, chứa các khống chất
silicat nhơm. Chất hoạt động bề mặt cation của cetyl pyridinium (CPB) được sử
dụng để biến tính zeolit tự nhiên nhằm cải thiện độ rỗng và hoạt động bề mặt.
Như vậy, sự hấp phụ, tính trao đổi ion và khả năng trao đổi, hiệu suất xúc tác
được nâng cao (Chen XL et al., 2006). Một mặt, sự trao đổi ion, tức là sự thu hút
tĩnh điện làm cho ion âm di chuyển đến bề mặt zeolit biến đổi, sau đó thay
thế anion bên ngồi bằng chức năng cân bằng tổng hợp; mặt khác, anion oxoacid
tạo ra sự kết tủa phức tạp của ion và được loại bỏ trong bề mặt zeolit biến đổi.
Chất hoạt động bề mặt không thể vào các khoang zeolite bên trong do nó có các
phân tử lớn hơn, do vậy phản ứng chỉ xảy ra ở bề mặt zeolit và zeolit vẫn giữ
được khả năng trao đổi ion, vì vậy nó có thể trao đổi các kim loại nặng trong
nước thải. Nhiệt độ hấp phụ tối ưu của hợp chất Zeolite biến đổi bởi CPB để xử
lý nước thải DDNP là 350C, thời gian hấp phụ tối ưu là 1 giờ. Khi thể tích nước

thải là 5 ml, mức tiêu thụ zeolit đã biến đổi là 4g (Chen XL, 2006).
+ Nhựa hấp phụ
Nhựa hấp phụ có thể xử lý nước thải dược phẩm, nhiên liệu, hóa học và

10

download by :


các lĩnh vực khác. Hơn nữa, nó có thể được làm khô tốt và dễ dàng giải quyết
vấn đề tái sinh chất hấp phụ. Nhựa hấp phụ có những đặc điểm: tính chất hóa
học ổn định, khơng tan trong axit, kiềm và các dung mơi hữu cơ, có sự phân bố
kích thước lỗ rỗng, độ bền cơ học tốt, tính dễ hấp phụ. Lực liên phân tử có thể
làm giàu, tách riêng và thu hồi chất hữu cơ từ dung dịch nước.
Nghiên cứu của Fan (Fan RG et al., 2011) cho thấy khi kiểm soát COD là
200 mg/l, hoạt động tối ưu của nó như sau: dung tích giải hấp là 7 BV; tốc độ
hấp phụ là 3 BV/h; pH: 7-9; nhiệt độ hấp phụ là nhiệt độ phòng; chất giải hấp là
rượu; tốc độ giải hấp là 1,5-1,3 BV/h. Trong các điều kiện hoạt động tối ưu,
COD có thể đạt tiêu chuẩn xả quốc gia và hiệu quả xử lý COD trên 95%.
Hoạt tính hấp phụ nitrophenols từ nước thải sản xuất diazodinitrophenol
được nghiên cứu trong các hệ thống tĩnh và động bằng nhựa XYP-1. Tốc độ
hấp phụ không chỉ phụ thuộc thời gian mà cả tỷ lệ pha giữa chất lỏng và chất
rắn. Phương trình động học hấp phụ là qt = 2,5934rexp (B/t). Khả năng hấp phụ
là 86,32 mg/g khi pH đạt được là 2. Hoạt động tối ưu với các điều kiện như
sau: Giá trị pH là 2, nhiệt độ hấp phụ là 200C, tốc độ chảy nước thải là 2
BV/h. Trong điều kiện này, sự hấp phụ bão hòa là 225,6 mg/g. Tỷ lệ hấp phụ
có thể đạt 99% khi nhiệt độ là 210C và dung dịch giải phóng được 10 BV với
5% NaOH và 40% C2H5OH như các tác nhân làm lạnh composite (Li Tianliang et al., 2005).
2.2.1.3. Sử dụng thực vật

Nấm trắng là một loại nấm sợi trắng có thể làm thối gỗ. Cơ chế suy thoái
của nấm thối trắng rất phức tạp bao gồm cơ chế sinh học và q trình hố học.
Nó có thể được chia thành q trình nội bào và quá trình ngoại bào và chủ yếu là
quá trình oxy hóa ngồi tế bào. So với các cơng nghệ khác, cơng nghệ suy thối
của nấm thối trắng có ưu điểm duy nhất: Nó có thể được áp dụng trong các hệ
thống rắn và lỏng, có ứng dụng thực tế rộng rãi. Các thí nghiệm của Ling (Ling
FC, 2010) cho thấy rằng sau 5 bước xử lý là: trung hòa, loại bỏ khả năng nổ, axit
thủy phân, điện phân vi Fe-C, điều chỉnh nồng độ xử lý sinh hóa (pha loãng năm
lần) và xử lý bằng nấm trắng, màu nước thải DDNP giảm xuống 100 lần; tốc độ
khử màu là 99,9%; COD xuống 129,9-180,9 mg/l từ 29481,6 mg/l của nước thơ;
loại bỏ COD có thể đạt 99%. Chất lượng nước thải (pH = 6) có thể đáp ứng các
tiêu chuẩn xả thải.

11

download by :


2.2.1.4. Tiền xử lý nước thải DDNP bằng keo tụ tro bay (Song Xiao-min et al.,
2001)
Nước thải DDNP được xử lý trước bằng chất kết tụ tro bay. Ảnh hưởng của
liều lượng chất kết tụ, các giá trị pH của nước thải, nhiệt độ phản ứng đến kết quả
của việc xử lý được khảo sát bằng tỷ lệ loại bỏ màu sắc và COD, điều kiện quá
trình được tối ưu hóa thơng qua các phép thử trực giao. Kết quả cho thấy khi pH
của nước thải là 9 thì liều lượng chất kết tụ là 40 g/l và nhiệt độ là 300C, COD
của nước thải sau khi xử lý có thể giảm xuống 54% hoặc hơn, màu có thể giảm
90% hoặc nhiều hơn.
2.2.1.5. Phương pháp đông tụ
Đối với nước thải DDNP có đặc tính phân huỷ sinh học rất khó, q trình
đơng tụ bằng PAC đã được sử dụng để tiền xử lý. Các ảnh hưởng của nồng độ

PAC, pH của nước thải, tỷ lệ loại bỏ COD và màu sắc được khảo sát. Các yếu tố
ảnh hưởng đến sự đông tụ của nước thải DDNP đã được nghiên cứu qua thí
nghiệm trực giao và các điều kiện phản ứng tối ưu đã được xác định. Kết quả cho
thấy: hiệu quả xử lý nước thải DDNP đã đạt được ở nhiệt độ phòng cao nhất tại
pH=6, nồng độ PAC là 7,5 g/l, thời gian đông tụ là 4 giờ. Tỷ lệ loại bỏ COD đạt
50,96%, tỷ lệ loại bỏ màu đạt 80% (Niu Fei-fei et al., 2008).
Quy trình kỹ thuật và hiệu quả của việc xử lý nước thải DDNP từ nhà máy
hóa chất bằng phương pháp keo tụ- vi điện phân đã được nghiên cứu. Mức tiêu
thụ FeCl3 tốt nhất đạt được thơng qua thí nghiệm và sau đó nước thải DDNP
được xử lý bằng vi điện phân trong thiết bị cột với ảnh hưởng của giá trị pH nước
thải. Kích cỡ hạt Fe và tốc độ chảy ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý cũng được
kiểm tra. Bằng cách đo giá trị COD của nước thải sau xử lý, kết quả cho thấy
hiệu quả loại bỏ COD có thể đạt 93,90% trong điều kiện tối ưu (Lin Lijun, 2007).
2.2.2. Các nghiên cứu trong nước
Cho đến nay, ở trong nước đã có nhiều đề tài, nhiệm vụ khoa học công
nghệ các cấp đã được thực hiện và một số cơng trình nghiên cứu đã được cơng bố
về khả năng sử dụng các giải pháp công nghệ khác nhau để xử lý các nguồn nước
thải bị nhiễm các hóa chất độc hại khó phân hủy, trong đó có các loại thuốc
nhuộm, các thuốc bảo vệ thực vật và một số hợp chất là thành phần thuốc phóng
thuốc nổ, chứa các hợp chất nitrophenol nhưng hầu hết chưa có có các nghiên
cứu về xử lý nước thải từ dây chuyền sản xuất DDNP do đây là loại thuốc nổ mới
được đầu tư sản xuất tại Việt Nam.

12

download by :


2.3. PHÂN LOẠI CÁC PHẢN ỨNG OXI HÓA NÂNG CAO TRÊN CƠ SỞ
TÁC NHÂN •OH

Do gốc tự do hydroxyl •OH có khả năng oxi hóa rất mạnh, tốc độ phản ứng
oxi hóa rất nhanh và khơng chọn lựa khi phản ứng với các hợp chất khác nhau,
nhiều cơng trình nghiên cứu trong mấy thập kỷ qua là tìm kiếm các q trình tạo
ra gốc hydroxyl •OH trên cơ sở các tác nhân oxi hóa thơng thường như ozon,
hydro peroxit thơng qua phản ứng hoá học (H2O2/Fe2+, O3/H2O2, O3/xúc tác),
hoặc nhờ năng lượng bức xạ tia cực tím UV (O3/UV, H2O2/UV, O3 + H2O2/UV,
H2O/VUV, TiO2/UV) và các nguồn năng lượng cao (siêu âm, tia gamma, tia X,
chùm electron,…).
Các quá trình oxi hóa nâng cao trên cơ sở gốc hydroxyl đã được nghiên cứu
để áp dụng vào xử lý nước và nước thải cho đến nay có thể thống kê tóm tắt
trong bảng 2.3.
Bảng 2.3. Các q trình oxi hóa nâng cao dựa vào gốc hydroxyl •OH
TT
1

Tác nhân
phản ứng
H2O2 + Fe2+

Phản ứng đặc trưng

Tên quá trình

H2O2 + Fe2+  Fe3+ + OH- + •OH

Fenton (Fenton
Process)

2

H2O2/Fe3+(ion)

Fe3+(ion) + H2O

và năng lượng

H•

(Photo - Fenton

H2O2 + Fe2+  Fe3+ + OH- + •OH

Process)

photon UV

hv

•OH + Fe2+ +

Quang Fenton

( > 300 nm)
3

H2O2/Fe3+(phức) Fe3+(phức)
và năng lượng
photon UV

4

hv

OH- + •OH + Fe3+

Quang Fenton
biến thể
(Modified Photo

(phức)

( > 300-500

- Fenton

nm)

Process)

H2O với anot Fe
và năng lượng
điện hóa

5

H2O2+ Fe2+

Fe2+ + gốc (phức)



H2O2 và O3

1/2O2 + H2O

Chất xúc tác
Năng lượng điện hóa

H2O2 + 2O3  2•OH + 3O2

2•OH

Fenton điện hóa
(Electrochemical
Fenton Process)
Peroxon
(Peroxone

13

download by :


TT

Tác nhân
phản ứng

Phản ứng đặc trưng

Tên quá trình
Process)

6

O3 và chất xúc

3O3 + H2O

2•OH + 4O2

tác

(Chất xúc tác đồng thể và dị thể)

Catazon
(Catazone
Process)

7

H2O và năng

H2O

Năng lượng điện hóa

•OH + •H

lượng điện hóa

Oxi hóa điện
hố
(Electrochemical
Oxidation
Process)

8

H2O và năng

H2O Năng lượng siêu âm

Q trình siêu

lượng siêu âm

•OH + •H

âm (Ultrasound
Process)

(20 - 40 kHz)
9

H2O và năng
lượng cao (tia ,
tia X, chùm

Quá trình bức xạ

H2O

Năng lượng cao

•OH + •H

(tia , tia X,

(1 - 10 M eV)

electron)

năng lượng cao
chùm electron)
(High-energy
radiation
Processes: -Ray
process, X-Ray
process, e-Beam
process)

10

H2O2 và năng

H2O2

hv

2 •OH

UV/oxi hóa

lượng photon

(UV/Oxidation

UV ( = 200

Process, UVOP)

nm)
11

O3 và năng

H2O + O3



2•OH + O2

UV/oxi hóa

lượng photon

(UV/Oxidation

UV

Process)

( =

(UV/O3)

253,7 nm)

14

download by :