So sánh khả năng phân hủy thuốc nhuộm remazol ultra carmine RGB bằng phương pháp fenton với fenton cải tiến

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Trường Đại Học Sư Phạm Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Khoa Hóa

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: TRƯƠNG THỊ LỆ HOẰN
Khoa : HÓA
Lớp : 08CHP
Chuyên ngành : Cử nhân Hóa Phân Tích – Môi Trường
1. Tên đề tài: “ So sánh khả năng phân hủy thuốc nhuộm Remazol Ultra Carmine
RGB bằng phương pháp Fenton ( Fe
2+
/H
2
O
2
) và Fenton cải tiến (Fe
3+
/C
2

O
4
2-
/H
2
O
2
/Vis( mặt trời) ”
2. Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị:
2.1. Nguyên liệu , hóa chất:
- Remazol Ultra Carmine RGB
- H
2
O
2
30%, KOH 6N
- Muối FeSO
4
.7H
2
O ; Fe
2
(SO
4
)
3

- Ag
2
SO

4
, Hg
2
SO
4

- Axit H
2
SO
4 đ
, axit H
2
C
2
O
4






- MnO
2

- K
2
Cr
2
O

7

2.2. Dụng cụ:
- Bình tam giác 250ml
- Bình định mức 1000ml, 100ml, 50ml, 10ml
- Pipet, buret, cốc thủy tinh các loại
- Ống thủy tinh có nút vặn 10ml
- Phểu lọc, giấy lọc
- Bếp cách cát, bếp từ


2.3. Máy móc, thiết bị:
- Các loại máy: đo quang UV-VIS, máy li tâm, máy đo pH, máy khấy từ
- Nguồn sáng: Đèn UV KHSC1/2(Canada), công suất 10w
- Cân phân tích Precisa chính xác 0.0001g
3.Nội dung nghiên cứu:
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy thuốc nhuộm Remazol
Ultra Carmine RGB
- Xác định độ chuyển hóa Remazol Ultra Carmine RGB bằng phương pháp quang
phổ hấp thụ phân tử UV-VIS.





- Xác định chỉ số COD của dung dịch bằng phương pháp Bicrommat Cr
2
O
7
2-

/Cr
3+

4.Giáo viên hướng dẫn: TS.Bùi Xuân Vững.
5.Ngày giao đề tài:
6.Ngày hoàn thành:
Chủ nhiệm Khoa Giáo viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên )


PGS.TS.Lê Tự Hải TS.Bùi Xuân Vững
Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa vào ngày / /
Kết quả điểm đánh giá:
Đà nẵng, Ngày tháng năm 2012
Chủ tịch hội đồng
(Ký và ghi rõ họ tên)






LỜI MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ngày nay cùng vi s phát trin mnh m ca kinh t, khoa ht và
công nghi sng vt cht cc nâng cao. Các công ty,
xí nghip công nghip mc lên ngày càng nhiu. Song song vi li ích kinh t mà
chúng mang li thì v v ô nhi  a l 
nhic là mt trong nhng khía cn hình.
c thi t các nhà máy công nghi là chng các cht, các hp

chc tính hoc khó phân hy sinh hc. Tuy nhiên vic x lý tri
các chi vi doanh nghii mn. Vn
 t ra cho các nhà nghiên cu là làm sao nghiên cu và kh
quy trình phù hp vi tng loi và tn kém chi phí ít nht.
i vi lai hình dt nhum, mt loi hình mà mang li mt nguc thi
l  ô nhim cao. Nhiu mô hình nghiên cu x c thi dt
nhui, có hiu qu c áp dng: sinh hc, hóa lý, hóa
h
c ng
dng khá rng rãi và cho thy mang li hiu qu khá cao. Tron
pháp Fenton c bi mu qu vi mt chi phí khá thp.
Hii tin vi vic s dng ngung mt tri
c nghiên cu và ng dng. Riêng Vit Nam, mc có th nói là di
dào v ngung mt tri do vy vic áp dng Fenton ci tin là rt phù
hp, mang li hiu qu cao v c chng và kinh t.
 góp phn nho nh cho vic x c thi dt nhum, tôi ch 
So sánh khả năng phân hủy thuốc nhuộm Remazol Ultra Carmine RGB bằng
phương pháp Fenton ( hệ tác nhân Fe
2+
/H
2
O
2
) với Fenton cải tiến (hệ tác nhân
Fe
3+
/C
2
O
4

2-
/H
2
O
2
/Vis)”






2.Mục tiêu nghiên cứu
- Tìm ra các thông s t quá trình phân hy thuc nhum Remazol
    t hiu qu cao nht bi các tác nhân Fe
2+
/H
2
O
2
;
Fe
3+
/C
2
O
4
2-
/H
2

O
2
/Vis.
- So sánh hai hiu sut phân hy Remazol Ultra Carmine RGB khi dùng hai
tác nhân Fe
2+
/H
2
O
2
và Fe
3+
/C
2
O
4
2-
/H
2
O
2
/Vis.
3.Đối tƣợng và phạm vi, phƣơng pháp nghiên cứu
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
- c thi dt nhum tng hp cha Remazol Ultra Carmine
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cu mu thuc nhum t to ti phòng thí nghim
3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
3.3.1. Nghiên cứu lý thuyết
- Thu thp, phân tích, tng hp lý thuy c tài

- Tham kho nghiên cu các giáo trình và tài li tài và
các v t ra.
- Hc h  i ý kin t   ng dn và các anh ch cán b
chuyên môn khác.
- Dùng toán thng kê tính toán và x lý kt qu
3.3.2. Nghiên cứu thực nghiệm
- Kho sát các yu t   n quá trình phân hy Remazol Ultra
Carmine RGB bng các h tác nhân Fe
2+
/H
2
O
2
; Fe
3+
/C
2
O
4
2-
/H
2
O
2
/Vis
-  phân hy Remazol Ultra Carmine RGB khi dùng các h tác
nhân bc hp th phân t UV-Vis.
- nh  chuyn hóa COD thông qua ch s COD bp
Bicrommat Cr
2

O
7
2-
/Cr
3+
hoc quan phân t UV-Vis
- Kho sát 2 h  u kin tu kin





4. Nội dung nghiên cứu
4.1. Nghiên cứu lý thuyết
4.1.1. Lý thuyt v phm nhum
4.1.2. Remazol Ultra carmine
4.1.3.  pháp x c thi dt nhum
4.1.4. Thit b phn ng
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm
4.2.1. Phn 1: Phân hy Remazol Ultra Carmine RGB bng tác nhân Fe
2+
/H
2
O
2

- Pha ch dung dc thi cha cht nghiên cu theo yêu cu nghiên cu.
- Các yu t ng cn kho sát
+ ng ca n H
2

O
2

+ ng ca n Fe
2+

+ ng ca pH
+ ng ca nhi
4.2.2. Phn 2: Phân hy Remazol Ultra Carmine RGB bng tác nhân Fe
3+
/C
2
O
4
2-
/H
2
O
2
/Vis
- Pha ch dung dc thi cha cht nghiên cu theo yêu cu nghiên cu.
- Các yu t ng cn kho sát
+ ng ca n Fe
3+

+ ng ca n H
2
C
2
O

4
+ ng ca pH.
4.2.3. Phu kin ta m
5. Đóng góp của đề tài
-  tài là kt qu cu tìm hiu nghiên c phn ng phân
hy phm màu bng các tác nhân Fenton, hi vng nó s  cho nhng nghiên
c v phân hy các cht hc hi khác vi xúc tác Fenton.
-  tài s là tài liu tham kho nho nh cho các sinh viên khóa sau
hay nhng mu tip xúc vi xúc tác Fenton.

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Lý thuyết về phẩm nhuộm





m, phân loi
Thuc nhum là mt trong nhng nhân t u quynh chng
màu ca sn phm. Thuc nhum là các hp cht mang màu có th là dng h
hoc là các phc ca các kim lon nay các
thuc nhum dng phc kim loc s dng nhiu na bi to ra hàm
ng ln các kim loi nng trong thành phc thi. Thuc nhum là các hp
cht ht ph bin trên th p cht
khó phân hu sinh hc thi là tác nhân gây
c ti và h c.
Tu theo cu to, tính cht và phm vi s dng ci ta chia
thuc nhum thành các nhóm, loi khác nhau  c ta hin nay, thuc nhum
m vc sn xut, tt c các loi thuc nhuu phi nhp
ca các hãng sn xut thuc nhum trên th gii.

 phân loi thuc nhum: [5]
- Phân loi thuc nhum theo cu trúc hoá hc: thuc nhum trong cu trúc
hoá h
- Phân loi theo lp k thut hay phm vi s dm ca phân loi
này là thun tin cho vic tra cu và s dng T n Thuc
nhum (Color Index). T n Thuc nhuc s dng rng rãi trên th gii
i loi thuc nhum có chung tính cht k thuc xp trong cùng lp
c trc tip, thuc axit, thuc hoi lp li xp theo
th t gam màu lt t , tím, xanh lam, xanh l
t s nhóm loi thuc nhuc s dng  Vit Nam[7]


Thuốc nhuộm trực tiếp
Khi nhum thì thuc nhum trc tip không còn hiu sut bt màu
cao na trong thành phn ca thuc có có cha gc azo (- N=N - ) hp





chn nay loi thuc khuyn khích s dng
nhiu.
Thuc nhum trc tip d s dng và r, tuy nhiên li không bn màu.
Thuốc nhuộm axit
Theo cu to hoá hc thuc nhuu thuc nhóm azo, mt s là dn
xut ca araquinon, triarylmetan, xanten, azin và quinophtalic, mt s có th to
phc vi kim loi.
Thuốc nhuộm hoạt tính
Dng tng quát ca thuc nhum hot tính: S  R  T  
- S: nhóm cho thuc nhu  hòa tan cn thit (-SO

3
Na, -COONa,
-SO
2
CH
3
)
- R: nhóm mang màu ca thuc nhum
- Y: nhóm nguyên t phn u kin nhum nó tách khi phân
t thuc nhum, to kh c nhum phn ng v-Cl,
-SO
2
, -SO
3
H, -CH=CH
2
, )
- T: nhóm mang nguyên t hay nhóm nguyên t phn ng, thc hin liên
kt gia thuc nhu
M không gn màu ca thuc nhum hot ti cao, khong
30% có cha gc halogen hp chc khi thi ra
a hp cht AOX này có kh  sinh h
ng tim n cho sc kho ng vt.
Thuốc nhuộm bazơ-cation
Thuc nhu ng hp cht màu có cu to khác nhau, hu ht
chúng là các mui clorua, oxalate hoc mui kép c
Thuốc nhuộm hoàn nguyên
c dùng ch y nhum ch, vi, si bông, la visco. Thuc nhum
hoàn nguyên phn ln da trên hai h màu indigoit và antraquinone. Do có ái lc
vp cht ma bt kim s

d b thu phân v dng lâycô axit và oxi hoá bng oxi ca không khí v dng
c tính quan trp thuc nhum này có tên gi là
hoàn nguyên.
Thuốc nhuộm lưu huỳnh
Thuc nhunh là nhng hp cht màu cha nguyên t nh
trong phân t thuc nhum  các dng -S-, -SH-, -S-S-, -SO
Thuốc nhuộm phân tán
Là nhng cht màu kh   c, phân b   c dng
dung dch huyn phù.
M gn màu ca thuc nhut t l cao (90 - c
thi ra không cha nhiu thuc nhum và mang tính axit.
Thuốc nhuộm azo không tan
Thuc nhum azo không tan còn có tên g   c nhum lnh,
thuc nhuc nhum naptol, chúng là nhng hp cht có cha nhóm azo
trong phân t -SO
3
Na, -COONa nên
c.
Thuốc nhuộm pigment
Pigment là nhng hp cht có màu cu to hoá hm
c do phân t không cha các nhóm có tính tan (-SO
3
H, -
COOH), hoc các nhóm này b chuyn v dng mui bari, canxi không tan trong
c.

c tính ca thuc nhum và tác hi c thi dt nhum
Thuc nhum là hoá chn do vc tính nhnh. Vic s
dng rng rãi thuc nhum gây ra ô nhim ngu c m c ngm, nh
m cc thi cn tr s hp th oxi
và ánh sáng mt tri, gây bt li cho các loi thy sinh vng
xn kh i ci vi các cht hc thi [7].
Các th nghim trên cá cc nhum nm trong các nhóm t không





c va, rn cc cho kt qu khong 37% thuc nhuc,
2% thuc nhum  m rc và cc cho cá và thy sinh [5]; [10].
i vi có th gây các bnh v da, hô hp, ph ngoài ra mt s loi
thuc nhuc cht có kh  [5];[22]. Trên th gi
nh tiêu chun v c chi vi mt s loi thuc nhum, ví d 
chun v các hoá cht trong công nghip dnh nhng loi thuc nhum
azo có th to ra nhng hp ch phân hy. Nhng loi
thuc nhum có cha hp ch cm s dng [21];[22] ví d:
thuc nhum Ismament Yellow 2G, Pigmatex Yellow TCGG, Imperon Yellow K-
R, Pigmatex Golden Yellow TGRM, Imperon Orange K-G, Imperon Red KG 3R,
Imperon Violet K-B, Imperon Dark Brown K-BRC.
1.2. Thuốc nhuộm Remazol Utra Carmine RGB [21];[22]
Công thc tng quát: R - SO
2
 CH
2
 CH
2

 OSO
3
Na
Thuc nhum Remazol là mu cc s dng
trên các si l
Remazol Ultra carmine RGB là mt loi thuc nhum hot tính, mt sn
phm nhum mi vi tính ch t, m c nh
trên si Xenllulose cao và không có hic nhum. Ngoài ra
kh ng ca thuc nhum vng là rng nên d dàng phù hp
vi các k thuc cng ngh khác nhau. Vi nh c tính trên Remazol Utra
Carmine RGB là loi thuc nhuc s dng thnh hành hin nay.
Bên cnh nh
phn m là u kin nhum, khi tip xúc vi vt liu nhu
si), thuc nhum không ch tham gia vào phn ng vi vt liu mà còn b thy
phân. Sn phm thy phân có màu ging nguyên thuc nhuu, vn
 c thi là rt ln. Mi thuc nhum có cha gc
sunfua hp chc khi thng. Hp





cht AOX này có kh  sinh hc ng tim n cho sc kho
ng vt.
1.3. Nƣớc thải dệt nhuộm và phƣơng pháp xử lý
1.3.1. Các loại hoá chất trợ thƣờng sử dụng trong công nghệ nhuộm
Tu thuc vào m sn xut, mi quy trình công ngh i
ta s dng các cht tr nhum khác nhau. Ngoài ra yêu cu ca nhà sn xut và ca
mi loi sn ph quyn vic s dng cht tr  nào.
Mi cht tr có m yu vn là: to s ngm màu tt,

u màu cao, hoc cm màu, gi màu khi gi
Mt s cht tr dùng trong dt nhu]:
- Cht ngm ( wettal NTD -93)
- Cht phân tán ( Dispa PTd  93)
- Chng gãy m
1.3.2. Nguồn phát sinh và đặc tính nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm
 x lí hoàn tt 1kg hàng dt cc tùy chng loi vt liu
và máy móc thit b . Hu hc này 88,4% s thi ra ngoài.
Bng 1.1: Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của NT ngành dệt nhuộm [5]
Công
n
Cht ô nhic thi
c tính cc thi
H si,

Tinh b
polyvinyl ancol, nha, cht béo và sáp.
BOD cao (34% - 50% tng
ng BOD)
Nu, ty
NaOH, cht sáp và du m, tro, soda,

 kim cao, màu ti,
BOD cao (30% tng BOD)
Ty trng
Hypoclorit, hp cht cha clo, NaOH,

 kim cao, chim 5%
tng BOD
Làm bóng

NaOH, tp cht
 kim cao, BOD thp
Nhum
Các loi thuc nhum, axit axetic và các
 màu rt cao, BOD cao





mui kim loi
(6% tng BOD), TSS cao
In
Cht màu, tinh bt, dt sét
 màu cao, BOD cao
Hoàn
thin
Vt tinh bt, m ng v
Kim nh, BOD thp, nh
Các hóa cht s dng trong qui trình công ngh   tinh bt, H
2
SO
4
,
CH
3
COOH, NaOH, NaOCl, H
2
O
2

, Na
2
CO
3
i thuc nhum, các cht tr,
cht ngm, cht cm màu, cht ty ging hóa cht s dng vi tng loi vi,
loi màu c thi ca tng.
1.3.3. Một số phƣơng pháp xử lí nƣớc thải dệt nhuộm
c thi t  dt nhu ki
ng các cht hng cht rn cao, ngoài ra còn có mt s loi
c tính phát sinh t các bii hóa hc, sinh hc, va quá
trình nhum cng vi mng tha ca thuc nhum và ph gia. Bn cht ca
chúng hu ht là bn khó b phân hy  u kic x c
thc khi thi ra ngoài là mt v quan trng, cn thit và r
Mt s c nghiên và mt phn áp dng cho x c
thi công nghi     p dt nhu     
Bên c
vic kt hp hai hay nhiu bin pháp khác nhau 
pháp  hiu sut phân hy thuc nhu.
Hin vic tìm tòi ra nhnh
 tii hiu qu cao. Trong s 
c thí nghim rng rãi, nghiên cu trên nhing: Phm
màu, phm nhum, thuc tr sâu, thuc tr c

c
- Nguyên tc chung: Loi b các tp chc thi bng
n: lng, gn, l

- mn, d thc hiu tiên khi áp dng các

- m: Ch áp dng cho các cht ô nhim không tan, có khi lng
c, hoc hc ln

- Nguyên tc chung: Chuyn cht ô nhim (cht màu) t pha này sang pha
khác mà không làm bii bn cht, cu trúc cht màu.
- mc mt s cht ô nhim
- m: Không x lý tri ch chuyn chúng v cht không
gây ô nhim hoc cht d phân hy sinh h
Phƣơng pháp keo tụ
Hing keo t là hing các ht keo cùng loi có th hút nhau to
thành nhng tp hp ht có kích c và kh l có th lng xung
do trng lc trong mt th ngn
Các cht kt ta, keo t hay dùng th hin  bng 1.2.
Bng 1.2: Các chất keo tụ hay sử dụng [3]
Cht keo t bc 1
Cht keo t bc 2 hay tr lng
Mui nhôm/ Fe
3+
, Fe
2+

FeCl
3
/ sa vôi
Colfloc RD (Ciba)
Levafloc R (Bayer)

Sumifloc (Sumitomo)
Cao phân t c: Poliacrylamit
VD:
- Polimin KE 78 (BASF)
- Sedipur A
 thi v mt kinh t, tuy nhiên nó không x c tt
c các loi thuc nhum mà còn to ra mng bùn thi ln.

Phƣơng pháp hấp phụ





Các cht hc khó hay không th phân hu sinh hc có th hp ph
lên các cht thích hp. Các cht hp ph có th dùng: than hot tính, than cc, bi
khói lò, than bùn, than nâu, các polime tng h
m cn cht màu t pha này sang pha
khác và tn thi gian, to mng thi sau hp ph, không x lí tri.
Phƣơng pháp lọc
Các k thut lc màng, có th c thuc nhum tan ra khc thi
dt nhum gm có vi lc, siêu lc, thm thn th
t thp do thuc nhum lng xung làm bn màng.
c
- Nguyên tc chung: S dng vi sinh v phân hy các hp cht h
c thi.
- m: X lý tt NT giàu cht hc bit là NT sinh hot
- m: Ch áp dng tc thi giàu cht hm bo
u kin sng cho vi sinh vt.
n hóa

- Nguyên tc chung: Da trên quá trình oxi hóa kh xn cc.
- m: Áp dng x t hiu qu khá cao
- m: Giá thành cao, vic hình thành các hp cht h
c là không tránh khi.
 hc
- Nguyên tc chung: bii, phân hy cht ô nhim (cht màu) thành các
cht d phân hy sinh hc hoc không ô nhim bng các tác nhân hóa hc.
- m: Kh y cao, áp dng hu ht các loc thi
- m: Quy trình tin hành u kin khá cht ch

Khử hóa học





Kh hóa h  natri bohidrit, xúc tác bisunfit áp dng vi thuc
nhuc nhum trc tip, axit, hot tính cha các nhóm azo
hoc các nhóm kh c và thuc nhum phng. Quy trình này có th kh màu
trên 90% [1].
Oxi hóa hóa học
Trong rt nhing hng k trên không
hiu qu. Vi các loc thi nhim các chc khó phân hy, vi sinh vt hu
c, do vy áp d pháp vi sinh rt ít hiu qu
gii quyt v .
a. Phương pháp oxi hóa dùng tác nhân oxi hóa là oxi không khí trong môi
trường nước (Wet Air Oxidation – WAO) và có thêm xúc tác (CWAO)
Oxi hóa pha lng là quá trình oxi hóa bi các gc t do xy ra khi mt dung
dch cha các cht hc khuy trn tt vi khí oxi hoc tác
nhân oxi hóa khác  nhi khong 150

o
n 325
o
C. Áp sut 20 ÷ 210 atm c
t vào h  ng phn ng và kim soát s 3].
u thc hin  nhi,
áp sut cao (chi phí thit b
b. Oxi hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes - AOPs)
Các quá trình oxi hóa nâng cao da trên s to thành các gc t do hong


, gc t t tác nhân oxi hóa không chn lc. Trong
các quá trình này, s khoáng hóa xy ra  u kin nhi, áp sung.
Gc hydroxyl là tác nhân oxi hóa mnh nht trong nhng tác nhân oxi h
bit t n nay, có kh  oxi hóa không chn la mi hp cht
hi khó phân hu nht, bin chúng thành nhng hp ch
gc h
2
, H
2
O, mu nhng tác nhân
oxi hóa thông  nâng cao kh 
hoá ca chúng bng các phn ng hoá h to ra gc hydroxyl, vì vy
c gi là các quá trình oxi hoá nâng cao.





Nhnó t loi công ngh cao có tm quan trng trong

viy mnh các quá trình oxi hóa, giúp phân hu nhiu loi hp cht h
phân hu t bo v
thc vt, dioxin, furan, thuc nhu
Gc hydroxyl là tác nhân oxi hoá mnh nht có th oxi hoá là 2,8V, cao gp
1,52 ln ozone, gp 2,05 ln clo.
o v ng M, dc tính quá trình s dng
hay không s dng ngung bc x t ngoi UV có th phân loi quá trình
oxi hóa nâng cao thành ng 1.4.
Bng 1.3: Phân loại các quá trình oxi hóa nâng cao
Nhóm quá trình
Quá trình
Các quá trình oxi hóa nâng cao
không nh tác nhân ánh sáng
(Advanced Non-Photochemical
Process- ANPO)
Quá trình Fenton
Quá trình Peroxon
Quá trình Catazon
Qn hóa
n hóa
Quá trình siêu âm
Quá trình bc x ng cao
Các quá trình oxi hóa nâng cao
nh tác nhân ánh sáng
(Advanced Photochemical
Process- APO)
Quá trình UV/ H
2
O
2

Quá trình UV/ O
3

Quá trình UV/ H
2
O
2
+ O
3

Quá trình UV/ H
2
O
Quá trình quang Fenton
Quá trình quang Fenton bin th
Quá trình quang xúc tác bán dn
UV/TiO
2

(Nguồn, US EPA, 1998;US EPA, 2001)
Theo [14], trong AOPs có 3 quá trình quan trng và ph bin là quá trình
Fenton, quá trình quang hóa và quá trình ozon hóa.





1.4. Các quá trình phổ biến
1.4.1. Quá trình quang hóa

Gc t c ti tác dng ca bc x t ngoi:
- Quang hóa không xúc tác: bc x t ngoc hp th bi
các phân t cht hp th lên trng thái kích thích.  trng thái này kh
n ng ca nó là rt ln, nó phân hy cho các ch
phn ng dây chuyn phân hy các cht h. Phn ng to gc HO

:
H
2
O H

+HO

(1.1)
- Quá trình quang phân UV/H
2
O
2
: s dng bc x t ngo phân ly liên kt
trong H
2
O
2
to ra gc HO

 ng hp này là s b gãy
liên kt O - O do hp th bc x t ngoi, hình thành hai gc HO

:
H

2
O
2
2HO

(1.2)
- Quá trình xúc tác quang hóa [8];[16]  ng là cht bán d
TiO
2
dng anatase. Cht bán dn hp th ng ánh sáng phù hp vi khong
ng gia hai vùng dn - không dn to ra cp e
-
- l trng.
TiO
2
e
-
+ h
+
, h
+
là l trng (1.3)
Cp e
-
- l tr oxi hóa  kh trên b mt cht bán dn, thc
hin phn ng oxi hóa kh phân hy các cht h

cc
t h b phân hy bi phn ng
oxi hóa kh mà còn bi phn ng vi gc t do HO


:
TiO
2
(h
+
)H
2
O
hp

2
+ 2HO

hp
+ H
+
(1.4)
TiO
2
(h
+
) +OH
-
hp/bm

2
+ HO

hp

(1.5)
TiO
2
(h
+
) + RX
hp

2
+ RX
-
hp
(1.6)

[
1.4.2. Quá trình ozon hóa:
  c xem là mt trong nhng quá trình oxi hóa tiên tin  pH
kim, do các cht h oxi hóa bi gc t do hoc to ra trong quá





trình phân hy ozon. Thc ra trong mi quá trình ozon hóa, cht h oxi hóa
mt phn do phn ng ca các gc t do, mt phn là s ozon hóa trc tip cht
hi l, ozon là cht oxi hóa m mt lý thuyt, không có
hp cht h oxi hóa bm ln nht c
c ozon và s nhy cm pH ca quá trình.
Tuy nhiên, vic ng dng rc do yu t kinh t. Giá
n hành thit b còn cao. Các quá trình ozon hóa gm có:

- Quá trình UV/O
3
: bng vic chiu ánh sáng t ngoi hiu qu to HO


H
2
O + O
3
2HO

+ O
2
(1.7)
- Quá trình H
2
O
2
/O
3
: phn ng gia O
3
và H
2
O
2
  to thành gc HO

.
ng hp này, ngoài gc HO


còn có gc HO
2

(to ra t H
2
O
2
).
H
2
O
2
+ 2O
3
2HO

+ 3O
2
(1.8)
- Quá trình H
2
O
2
/UV/O
3
: là s kt hp ca các quá trình UV/O
3
, H
2

O
2
/O
3
,
UV/H
2
O
2
 c h bu qu nht trong x c thi
ô nhim n to gc t c ch ra trong phn ng:
H
2
O
2
+ 2O
3
2HO

+ 3O
2
(1.9)
1.4.3. Quá trình Fenton
1.4.3. lý thuyt ca quá trình Fenton
p chí ca Hi hoá hc M  công trình nghiên
cu ca tác gi J.H.n ng oxi hóa ca axit malic
bng H
2
O
2

nh khi có mt là các ion s hp H
2
O
2
và mui st
Fe
2+
c s dng làm tác nhân oxi hóa rt hiu qu cho nhing các cht
htác nhân Fenton

1.4.3.2. Pc phn ng ca gc hydroxyl HO
•
c tính ca các gc t do là trung hòa v n. Mt khác, các gc này
không tn ti có sc sn sinh





ngay trong quá trình phn ng, có thi gian sng rt ngn, khong vài nghìn giây
c sinh ra trong sut quá trình phn ng.
n phn ng oxi hóa xy ra s hình thành gc HO


hot tính và
phn ng oxi hóa cht h hình thành gc HO

s c xét c th sau.
Gc HO


sau khi hình thành s tham gia vào phn ng ôxi hóa các hp cht h
c cn x lí: chuyn cht hR) t dng cao phân t thành các cht
hng phân t thp.
R
(cao phân t)
+

HO

 R
∙
(thp phân t)
+CO
2
+H
2
O + OH
-
(1.10)
Mt khi gc t c hình thành, lp tc xy ra hàng lot các phn ng
tip theo kiu dây chui vi nhng gc hong mi. Vì vy, s hình thành gc
t phn ng xy ra trong dung dch.
Vì phn ng ca gc hydroxyl xy ra không chn lo ra
nhiu sn pht c các sn phm trung gian
to ra trong sut quá trình.
Mi cùng ca quá trình oxi hóa các cht ô nhic là vô
t hc thành nhng chc hi. C
th là chuyn:
 Cacbon trong phân t cht ô nhim thành cabon dioxit
 Hydrogen trong phân t cht ô nhic

 Photpho trong phân t cht ô nhim thành photphat, photphoric axit
 Sunfua trong phân t cht ô nhim thành sunfat
  cht ô nhim thành nitrat
 Halogen trong phân t cht ô nhim thành hydrohalogenua, halogenua
y, gc HO


là tác nhân oxi hóa mnh, h n la khi
phn ng các ch oxi hoá và phân hy chúng.
 to thành gc hydroxyl HO
•
ng hc các phn ng Fenton





Mc bit hàng th k  ca phn
n nay vm chí có ý kic nhau
[10], [14]. Có rt nhiu nhà khoa hng hình thành gc hydroxyl
khác nhau. Mt vài  hình thành gc chp nhn ph bin:
H
2
O
2
+ h 2HO


(1.11)
Fe

2+
+ H
2
O
2

3+
+ HO

+ HO
-
(1.12)
[Fe
3+
(OH)
-
]
2+
+ h 
2+
+ HO


(1.13)
Fe
3+
+ H
2
O + h 
2+

+ H
+
+ HO


(1.14)
1.4.4. Quá trình Fenton (Fe
2+
/H
2
O
2
) [10]
H(Fent) là mt hn hp gm các ion
st hóa tr 2 và H
2
O
2
, chúng tác dng vi nhau sinh ra các gc t do HO

, còn Fe
2+

b oxi hóa thành Fe
3+
.
Fe
2+
+ H
2

O
2
 Fe
3+
+ HO

+ OH
-
(k = 63 l.mol
-1
.s
-1
) (1.15)

1894.
Nhng ion Fe
2+
m c tái sinh li nh Fe
3+
tác dng vi H
2
O
2

theo phn ng:
Fe
3+
+ H
2
O

2
 Fe
2+
+ H
+
+ HO
2

. (k < 3.10
-3
l.mol
-1
.s
-1
) (1.16)


3+

2+


3+
.
Gc HO

sinh ra có kh n ng vi Fe
2+

2

O
2

u cht h
.
HO

+ H
2
O
2
 H
2
O + HO
2

(1.17)
HO

+ Fe
2+
 OH
-
+ Fe
3+
(1.18)
HO

+ RH  H
2

O + R

(1.19)





R


2+
, kh
3+
t:
R

+ Fe
2+
 Fe
3+
+ RH (1.20)
R

+ Fe
3+
 Fe
2+
 (1.21)
HO

2


2+
, Fe
3+
theo :
HO
2

+ Fe
2+
 HO
2
-
+ Fe
3+
(1.22)
HO
2

+ Fe
3+
 H
+
+ O
2
+ Fe
3+
(1.23)

n ng Fenton tng cng có dng:
Fe
2+
+ H
2
O
2
+ RH  Fe
3+
+ H
2
O + CO
2
(1.24)


·


                
hydroxyl HO
·
.
1.4.5. Quá trình Fenton cải tiến (Fe
3+
/C
2
O
4
2-

/H
2
O
2
/Vis)
u nghiên cu v quá trình Fenton chng minh rng phn ng ca
quá trình tip tc din ra khi có s xut hin ca tia cc sóng 300
- 400nm mà không cn b sung thêm st, gi là quang Fenton. Nhng tính cht này
là ti  nghiên ci tin. Kt qu nghiên
cu [11] cho thy: ánh sáng mt tri có kh n ng Fenton.



Phc sc bit là hp th ánh sáng mnh  n
c hydroxyl vi hiu sung t cao trong quá trình
Fenton/mt tri, ci thin hiu sut quá trình oxi hóa các hp cht ô nhim h
[11].





Sc s dng r làm quang k hóa trong nhiu
thp niên. Trong nhc ng dng trong phân hy cht
ô nhim [11].
Vì vi s u trin vng.
 c th hi
Phc st oxalat, Fe
III
(C

2
O
4
)
3
3
, cm quang cao không ch  vùng UV mà còn
 vùng vis n ) c chuyn thành Fe(II):
Fe
III
(C
2
O
4
)
3
3

2+
+ 2C
2
O
4
2
+ C
2
O
4



(1.25)
C
2
O
4



2


+ CO
2
(1.26)
CO
2


+ Fe
III
(C
2
O
4
)
3
3

2+
+ CO

2
+ 3 C
2
O
4
2
(1.27)
Do thi gian sng ca gc oxyl (C
2
O
4


) ngn nên có th tng hp nhng
phn ng trên thành:
Fe
III
(C
2
O
4
)
3
3

2+
+ CO
2
+ 2.5 C
2

O
4
2
(1.28)
Fe
2+
c sinh ra s làm phát sinh gc hydroxyl HO

cùng vi phn ng
Fenton sau:
Fe
2+
+ H
2
O
2
+ 3 C
2
O
4
2

III
(C
2
O
4
)
3
3

+ HO

+ HO

(1.29)

Trong s có mt ca mng ln oxlat, Fe(III) s to phc vi 2 hoc 3 phi
t oxalat. Trong phn ng này, st quay vòng gia nhng tr
to thành ca HO

b gii hn ch bi s có mt ca ánh sáng, H
2
O
2
và ion oxalat. H
2
O
2
c dùng cn dn trong sut quá trình phn ng.
ng phn ng và hng s t (k) hoc hng s cân bng (K)
ca nhng phn ng xy ra trong h Fe
3+
/C
2
O
4
2-
/H
2
O

2
/Vis [24].
Fe
III
(C
2
O
4
)
n
32n

2+
+(n-1) C
2
O
4
2
+ C
2
O
4


(1.30)
Fe
III
(OH)
2+


2+
+ HO


Quá nh trong h này
C
2
O
4



2


+ CO
2
k = 2.10
6
s
1
(1.31)
CO
2


+ O
2

2

+ O
2


k = 2,4.10
9
M
1
s
1
(1.32)





Fe
3+
+ O
2



2
+ Fe
2+
k = 1,5.10
8
M

1
s
1
(1.33)
Fe
3+
+ HO
2


2
+ Fe
2+
+ H
+
k = 3,3.10
5
M
1
s
1
(1.34)
Fe
III
(C
2
O
4
)
n

32n
+ O
2



2
+ Fe
II
(C
2
O
4
)
n
22n
k < 1.10
6
M
1
s
1
(1.35)
Fe
III
(C
2
O
4
)

n
32n
+ HO
2


2
+ Fe
II
(C
2
O
4
)
n
22n
k < 1,2.10
5
M
1
s
1
(1.36)
Fe
III
(C
2
O
4
)

n
32n
+ CO
2



2
+ Fe
II
(C
2
O
4
)
n
22n

9
M
1
s
1
(1.37)
Fe
2+
+ O
2




3+
+ H
2
O
2
+ OH
¯
k = 7,2.10
8
M
1
s
1
(1.38)
Fe
2+
+ HO
2


3+
+ H
2
O
2
+ OH
¯
k = 7,2.10
5

M
1
s
1
(1.39)
Fe
2+
+ H
2
O
2

3+
+ HO

+ OH
¯
k = 63 M
1
s
1
(1.40)
Fe
II
(C
2
O
4
) + H
2

O
2

III
(C
2
O
4
)
n
+
+ HO

+ OH
¯
k = 3,1.10
4
M
1
s
1
(1.41)
C
2
O
4
2
+ HO



2
+ CO
2


+ OH
¯
k = 7,7.10
6
M
1
s
1
(1.42)
HC
2
O
4

+ HO


2
+ CO
2


+ H
2
O k = 4,7.10

7
M
1
s
1
(1.43)
RGB + HO

ng sn phm k = 3,0.10
9
M
1
s
1
(1.44)
1.4.6. Những yếu tố ảnh hƣởng trong phƣơng pháp Fenton [4]



2+

-  
Fe
2+

3+
(aq) và
       
2+
(aq)          

Fe(OH)
2+

do HO

th
Fe
2+
+ H
2
O
2

3+
+ HO

+ OH
-


3+


2+
+ H
2
O
2

3+

+ H
+
+ H
2
O


2+
và thành
                
       -          







2+
/H
2
O
2

2+
hay Fe
3+
)

   

2
O
2
     
2
O
2
       
 
(1.15
2+
và H
2
O
2
b

2+
và H
2
O
2
)


m
  

      
2+

/H
2
O
2
   



           -  

 
2+
hay Fe
3+


2
O
2

(<10-
2+





3
2-
),

bicacbonat (HCO
3
-
), ion (Cl
-
           
       

     


4
2-
), nitrat (NO
3
-
), photphat (H
2
PO
4
-



HO

+ CO
3
2-
= CO

3

-
+ HO
-
(k= 4.2x10
8
M
-1
s
-1
)
HO

+ HCO
3
-
= HCO
3

+ HO
-
(k= 1.5x10
7
M
-1
s
-1
)
HO


+ Cl
-
= ClOH
-

(k= 4.3x10
9
M
-1
s
-1
)