luận văn kỹ thuật môi trường Nghiên cứu quá trình phân hủy thuốc kháng sinh Chloramphenicol bằng quang hóa (UV)

Khóa luận tốt nghiệp – 2011
Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG
*************
NGUYỄN THỊ THANH PHƯƠNG
NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY THUỐC
KHÁNG SINH CHLORAMPHENICOL BẰNG
QUANG HÓA (UV)
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
Ngành: Công nghệ môi trường
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. NGUYỄN QUANG TRUNG
PGS.TS. NGUYỄN THỊ HÀ
Hà Nội - 2011
Trần Thị Kim Dung 1 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thị Hà
– Khoa Môi Trường và T.S Nguyễn Quang Trung – Viện Công Nghệ Môi Trường
Việt Nam đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành
bài khóa luận này.
Em cũng xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Công nghệ Môi Trường –
Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã cho phép em được đến và thực tập tại
viện. Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Thị Phương Thảo và cỏc cụ chỳ
cán bộ, anh chị Phòng Phân tích chất lượng môi trường, đặc biệt nhóm nghiên cứu
đề tài về hợp chất hóa dược và phản ứng quang hóa đó luụn chỉ bảo, cộng tác và
giúp đỡ em trong toàn bộ quá trình thực hiện khóa luận.
Qua đây, em cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và các cán bộ
Khoa Môi Trường, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia – Hà
Nội đã truyền đạt thêm nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho em trong thời

gian học tập.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, ngày 25 tháng 05 năm 2011
Sinh viên
Nguyễn Thị Thanh Phương
Nguyễn Thị Thanh Phương K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
MỘT SỐ KÍ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

STT Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh Ký hiệu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Công thức phân tử
Chloramphenicol
Cơ quan đánh giá chất lượng
thuốc châu Âu
Hợp chất hữu cơ
Liên minh Châu Âu
Metanol
Phương pháp sắc ký lỏng hiệu
năng cao

Phương pháp oxy hóa cấp tiến
Tổng cacbon hữu cơ
Viện khoa học và tiêu chuẩn kỹ
thuật Hoa Kỳ
Vùng ánh sáng tử ngoại
Molecule formula
Chloramphenicol
European Agency for
the Evaluation of
Medicinal
Organic compound
European Union
Methanol
High Performance
Liquid
Chromatography
Total Organic carbon
National Institute of
Standards and
Technology
Ultraviolet
CTPT
CAP
EMEA
HCHC
EU
MeOH
HPLC
UV/H
2

0
2
TOC
NIST
UV
Nguyễn Thị Thanh Phương K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
MỤC LỤC
National Institute of Standards and Technology 3
CAP được sử dụng như tác nhân chống khuẩn có giới hạn. Chúng được sử
dụng để chống nhiễm trùng, chống lại khuẩn cầu gram dương, vi khuẩn gram
âm hiếu khí và vi khuẩn kị khí. CAP được biết đến vào những năm 1950 để
chống lại sự nhiễm trùng ở diện rộng, ví dụ như bệnh thương hàn, bệnh số,
bệnh viêm màng não và các bệnh nhiễm trùng khác. Ngày nay, chúng được sử
dụng trong các loại thuốc mỡ tra mắt, điều trị các bệnh về tai, da Ngoài ra,
CAP còn được sử dụng trong ngành thú y có hiệu quả cao, đặc biệt trong
ngành thủy sản. 3
Việc sử dụng CAP quá mức sẽ sinh ra nhiều tác hại, trước hết phải kể đến gây
ra ô nhiễm môi trường nước, làm phát sinh cơ chế kháng thuốc ở vật nuôi, con
người, gây ra dư lượng trong thịt, hải sản, Các y văn trong nước và thế giới
đều ghi nhận rằng bằng đường dùng toàn thân, CAP gây ra nhiều tác dụng
phụ như hội chứng xanh xám (nôn, nhịp thở nhanh, căng bụng, tím xanh, phân
xanh, ngủ lịm tiến tới trụy mạch và tử vong); Viêm dây thần kinh thị giác, viêm
thần kinh ngoại biên, mê sảng. Trên hệ tiêu hóa, CAP gõy viờm lưỡi, có vị khó
chịu, viêm miệng, buồn nôn. Thuốc cũn gõy dị ứng với các biểu hiện ban đỏ,
mày đay, phù mạch và sốc phản vệ. Với trẻ nhỏ dưới 1 tháng tuổi, việc dùng
CAP đường toàn thân có thể gây ra hội chứng suy tuần hoàn cấp. Tác dụng
phụ nghiêm trọng nhất là gây thiếu máu không tái tạo, không phục hồi do suy
tủy xương, thường gây tử vong [3]. Chính vì vậy, CAP đã được chống chỉ định
trong thức ăn cho gia súc, thuốc điều trị trờn gia súc để sản xuất thực phẩm

cho con người (sữa bò, trứng gà, mật ong ) 3
2.1. Đối tượng nghiên cứu 10
DANH MỤC HèNH
Nguyễn Thị Thanh Phương K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
MỞ ĐẦU
Trong môi trường, các chất ô nhiễm hữu cơ dù với những lượng nhỏ (dạng
vết, hàm lượng cỡ vài microgam) cũng có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe con
người và hệ sinh thái. Chính vì vậy, đã có nhiều công trình nghiên cứu xử lý triệt để
dư lượng các chất độc hại này. Các công nghệ này gồm có cả những công nghệ rẻ
tiền, thô sơ (như lọc cát, keo tụ, kết tủa ) và cả những công nghệ đắt tiền, hiện đại
(như oxy hoá tiên tiến, công nghệ màng ). Tuy nhiên các nghiên cứu về quá trình
tự làm sạch lại rất ít được quan tâm.
Các chất ô nhiễm hữu cơ tồn tại trong môi trường nước có thể bị phân hủy
bởi nhiều quá trình khác nhau. Đặc biệt quá trình phân hủy dưới tác động của ánh
sáng mặt trời, mà cơ bản là tia cực tím (UV) rất đáng quan tâm. Trong phổ mặt trời,
5-10% bức xạ thuộc về vùng tia cực tím (UV), trong khi đó tổng năng lượng mặt
trời ngày nắng trung bình ở mức 5kWh/m
2
thì đây là nguồn năng lượng lớn và gần
như vô tận.
Khóa luận đề xuất hướng nghiên cứu thử nghiệm trên thuốc kháng sinh
Chloramphenicol (CAP). Do cú cỏc đặc tính kháng khuẩn nên CAP thường được sử
dụng để chữa bệnh cho tôm. CAP còn được sử dụng trực tiếp để bảo quản nguyên
liệu trờn cỏc tàu cá và tại các cơ sở thu mua. Do đó, dư lượng CAP trong môi
trường nước là rất đáng kể. Tuy loại thuốc này đã bị cấm sử dụng, song đến nay các
loại thuốc khác vẫn chưa có hiệu quả chữa bệnh tương đương nên CAP vẫn còn
được tin dùng.
Khóa luận được thực hiện với đề tài: “Nghiờn cứu quá trình phân hủy thuốc
kháng sinh Chloramphenicol bằng quang hóa (UV)” với các mục tiêu sau:

- Đánh giá khả năng và hiệu quả phân huỷ CAP bằng UV để từ đó đánh giá
động học của phản ứng.
- Xác định các sản phẩm phụ của quá trình phân huỷ quang hoá CAP bằng
thiết bị LC/MS/MS
Nguyễn Thị Thanh Phương 1 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu chung về CAP
Khả năng chữa bệnh của CAP được tìm ra vào năm 1948 và trở thành một
trong những kháng sinh đầu tiên được sản xuất rộng rãi. CAP được đưa lên tạp chí
hàng năm đầu tiên của y học vào năm 1980
1.1.1. Thành phần, cấu tạo của CAP
CAP có tên khoa học là: 2,2-dichlor-N- [(aR,bR)-b hydroxy-a-
hydroxymethyl-4-nitrophenethyl] acetamide
Hình 1: Cấu trúc phân tử CAP
- CTPT: C
11
H
12
N
2
Cl
2
O
5

- KLPT: 323.132
CAP là kháng sinh được phân lập từ Streptomyces venezuelae, CAP tồn tại ở
dạng kết tinh nhỏ hay tinh thể hình kim, hình đĩa hay dạng bột kết tinh màu trắng,
trắng xám hay trắng vàng, vị rất đắng, ít tan trong nước, tan nhiều trong methanol,

ethanol, dễ tan trong propylene glycol và dung dịch polyetylen glycol 10% trong
nước. [5]
pH của dung dịch bão hòa từ 4.5-7.5, khá ổn định trong môi trường trung
tính hoặc axit vừa, bị phân hủy nhanh trong môi trường kiềm. Nhiệt độ nóng chảy
ở 149
o
C-153
o
C, tan ở trong nước 25
o
C, có độc tính, trỏnh dựng lâu dài. Trỏnh ỏnh
sáng khi bảo quản.
1.1.2. Tác dụng dược lý và độc tính
CAP được hấp thu nhanh qua đường tiờu hoỏ. CAP palmitat thuỷ phân trong đường
tiờu hoỏ và được hấp thu dưới dạng cloramphenicol tự do. Khi dùng đối với mắt,
CAP được hấp thu vào thủy dịch. CAP được phân bố trong hầu hết cỏc mụ của tế
Nguyễn Thị Thanh Phương 2 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
bào cơ thể, đặc biệt ở trong gan. Trong cơ thể, CAP gắn kết 60% với protein huyết
tương. CAP tan mạnh trong lipid, xâm nhập tốt vào cỏc mụ và dịch trong cơ thể:
dịch não tủy (35-50%), não, xương, khớp…và cả bên trong tế bào. CAP chủ yếu bị
chuyển hóa ở gan và một phần được bài tiết qua mật, phần khác đào thải qua nước
tiểu.
CAP có tác dụng kìm khuẩn, nhưng có thể diệt vi khuẩn ở nồng độ cao hoặc
đối với các vi khuẩn nhạy cảm nhờ khả năng ức chế quá trình tổng hợp protein của
những vi khuẩn này.
1.1.3. Hiện trạng sử dụng CAP
CAP được sử dụng như tác nhân chống khuẩn có giới hạn. Chúng được sử
dụng để chống nhiễm trùng, chống lại khuẩn cầu gram dương, vi khuẩn gram âm
hiếu khí và vi khuẩn kị khí. CAP được biết đến vào những năm 1950 để chống lại

sự nhiễm trùng ở diện rộng, ví dụ như bệnh thương hàn, bệnh số, bệnh viêm
màng não và các bệnh nhiễm trùng khác. Ngày nay, chúng được sử dụng trong
các loại thuốc mỡ tra mắt, điều trị các bệnh về tai, da Ngoài ra, CAP còn được
sử dụng trong ngành thú y có hiệu quả cao, đặc biệt trong ngành thủy sản.
Việc sử dụng CAP quá mức sẽ sinh ra nhiều tác hại, trước hết phải kể đến
gây ra ô nhiễm môi trường nước, làm phát sinh cơ chế kháng thuốc ở vật nuôi,
con người, gây ra dư lượng trong thịt, hải sản, Các y văn trong nước và thế giới
đều ghi nhận rằng bằng đường dùng toàn thân, CAP gây ra nhiều tác dụng phụ
như hội chứng xanh xám (nôn, nhịp thở nhanh, căng bụng, tím xanh, phân xanh,
ngủ lịm tiến tới trụy mạch và tử vong); Viêm dây thần kinh thị giác, viêm thần
kinh ngoại biên, mê sảng. Trên hệ tiêu hóa, CAP gõy viờm lưỡi, có vị khó chịu,
viêm miệng, buồn nôn. Thuốc cũn gõy dị ứng với các biểu hiện ban đỏ, mày đay,
phù mạch và sốc phản vệ. Với trẻ nhỏ dưới 1 tháng tuổi, việc dùng CAP đường
toàn thân có thể gây ra hội chứng suy tuần hoàn cấp. Tác dụng phụ nghiêm trọng
nhất là gây thiếu máu không tái tạo, không phục hồi do suy tủy xương, thường
gây tử vong [3]. Chính vì vậy, CAP đã được chống chỉ định trong thức ăn cho gia
súc, thuốc điều trị trờn gia súc để sản xuất thực phẩm
cho con
người (sữa bò,
trứng gà, mật ong )
1.2. Ô nhiễm môi trường nước do dư lượng CAP
Trong những năm qua, cùng với công cuộc đổi mới và gia nhập nền kinh tế
thế giới, thị trường thuốc chữa bệnh nước ta ngày càng phong phú đa dạng, đáp ứng
Nguyễn Thị Thanh Phương 3 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
ngày càng tốt hơn nhu cầu điều trị và chăm sóc sức khỏe của nhân dân. Thuốc
kháng sinh nhập khẩu và sản xuất trong nước được đưa ra thị trường với nhiều
chủng loại từ những loại thuốc kinh điển đến những kháng sinh thế hệ mới nhất và
đầy đủ số lượng. Điều này đã mang lại những kết quả tốt trong phòng chống dịch
bệnh nhưng cũng đã tạo nên hiện tượng kháng thuốc ngày càng tăng. Mặt khác, việc

sử dụng thuốc kháng sinh không đúng cách, quá liều lượng ở các bệnh viện cũng
gây ra ô nhiễm nước thải sinh hoạt, từ đó gây ra ô nhiễm nguồn nước mặt.
Hầu hết các hợp chất kháng sinh được tìm thấy trong môi trường đều ở dạng
dung dịch [10]. Do đó, nước được coi là nhân tố chính trong việc vận chuyển các
hợp chất dược phẩm vào môi trường qua quá trình sử dụng, sản xuất và loại bỏ
chúng. Dư lượng thuốc kháng sinh trong nước mặt và nước uống có thể từ ng L
-1
đến àg L
-1
[18].
CAP có mặt trong môi trường chủ yếu do một số nguyên nhân sau:
- Do quá trình sản xuất thuốc của các nhà máy, công xưởng, xí nghiệp dược
phẩm hoặc nước thải, bãi rác của các bệnh viện có chứa hàm lượng lớn CAP. Mặc
dù có thể nước thải đã qua hệ thống xử lý nhưng hàm lượng CAP vẫn còn đáng kể.
[12]
- Do việc sử dụng lãng phí thuốc, dược phẩm quá hạn, cỏc vừ nhón bao bì đã
qua sử dụng bị vứt bỏ nhưng không có sự kiểm soát hoặc quản lý chặt chẽ và thải
trực tiếp vào môi trường
- Do sử dụng thuốc và dược phẩm, CAP đi vào cơ thể người và động vật từ
việc sử dụng thuốc chữa bệnh. Sau khi uống thuốc, CAP không được sử dụng hết,
một phần đào thải ra ngoài hệ bài tiết vào môi trường…
- Đặc biệt, do cú cỏc đặc tính kháng khuẩn nên CAP còn được sử dụng cho
quá trình chế biến, bảo quản và chữa bệnh cho thủy sản.
Ngành chăn nuôi thủy sản nước ta rất phát triển, nhất là lĩnh vực nuôi tôm ở
các tỉnh ven biển, các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long. Tuy nhiên, một thực tế hiện
nay là CAP được các nhà máy, cơ sở chăn nuôi sử dụng để trộn vào thức ăn hoặc
chữa bệnh cho thủy sản quá nhiều. Theo [Nguyễn Khắc Cường (2003)], CAP được
sử dụng với hàm lượng 2-10ppm để tắm cho tôm khi tôm bị bệnh do nấm: ví dụ: vi
tảo lagenidium, callinestes, sirolpidiumsp., saprolegnia,… CAP là thành phần trong
một loại thuốc trị bệnh cho tôm có tên là Bactericide CL-30. Thuốc này không

những dùng để tắm cho tôm mà cũn dựng trộn vào thức ăn để phũng/trị bệnh khi
Nguyễn Thị Thanh Phương 4 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
đang nuôi tôm. CAP cũng đã từng được dùng chữa các bệnh: nhiễm khuẩn máu cho
cá, phun vào nước để chữa bệnh phát sáng, chữa bệnh đỏ dọc thân ấu trùng, trộn với
thức ăn để trị bênh đốm nâu (tôm càng xanh), và bệnh mòn vỏ kitin… Ngoài ra,
CAP được dùng sử dụng trực tiếp để bảo quản nguyên liệu trờn cỏc tàu cá và cơ sở
thu mua thay vì sử dụng muối hay nước đá do CAP có trọng lượng vừa nhẹ, vừa có
giá rẻ và ướp thủy sản được tươi hơn.
Do việc sử dụng thuốc kháng sinh CAP không đúng cỏch nờn gây ra hiện
tượng kháng thuốc và tích tụ dư lượng CAP trong thủy hải sản và nước thải nuôi
trồng thủy sản. Hiện nay, ở Việt Nam đã có nhiều thủy hải sản đã bị cảnh báo và
cấm xuất khẩu do sử dụng CAP quá liều lượng. Theo chỉ thị số 07/2001/CT- BTS
ngày 24/9/2001, Bộ Thủy sản đã cấm sử dụng kháng sinh này trong nuôi trồng thủy
sản khi có cảnh báo từ EU đối với nhiều lô hàng Việt Nam nhiễm CAP. Theo kết
quả điều tra của Tổng cục tiêu chuẩn đo lường Việt Nam, trong 6 tháng đầu năm
2007, có hàng trăm lô hàng của Việt Nam xuất khẩu sang Mỹ đã bị trả về do phát
hiện dư lượng CAP trong các sản phẩm thủy hải sản như: sản phẩm mực khô của
công ty Nam Hải , sản phẩm tôm thiên nhiên đông lạnh của công ty Nam Can , tôm
và mực của Công ty Seajoco VN, công ty Agrex Saigon Nước thải sau quá trình
chế biến hoặc nuôi trồng thủy sản được đổ thẳng trực tiếp ra môi trường mà không
được xử lý. Từ những nguyên nhân nờn trờn, dư lượng CAP trong môi trường là rất
đáng kể. CAP có mặt trong môi trường bao gồm cả nước ngầm, nước mặt nước thải
và môi trường đất. CAP đã được phát hiện trong trầm tích ở tỉnh Quảng Châu
(Trung Quốc) với nồng độ 37 àg/kg….[14]
Dư lượng CAP trong nước thải: nước thải sinh hoạt là nơi đầu tiên tiếp nhận
các hợp chất dược phẩm. So sánh hàm lượng các dược phẩm trước và sau trạm xử
lý thỡ cỏc hệ xử lý nước thông thường loại bỏ hầu hết các hợp chất hóa dược tuy
nhiên cú cỏc hợp chất khó xử lý còn tồn tại trong môi trường trong đó có CAP [17].
Dư lượng CAP trong nước mặt chủ yếu ở ao hồ, sông suối… đặc biệt là do

nước thải trong ngành chế biến và nuôi trồng thủy sản. Theo một điều tra cho biết,
hàm lượng CAP trong nước thải thủy sản ở Đồng bằng sông Cửu Long vào khoảng
20 – 80 ppm. Với hàm lượng này sẽ gây ô nhiễm môi trường và có thể gây ảnh
hưởng đối với các loài thủy sinh và tới con người.
Tóm lại, vấn đề ô nhiễm nguồn nước bởi dược phẩm, đặc biệt là CAP đang là
vấn đề rất đáng quan tâm. Nồng độ dược phẩm trong nước hiện nay còn thấp chưa
đủ có thể ảnh hưởng tới sức khỏe con người nhưng ảnh hưởng đến môi trường sinh
Nguyễn Thị Thanh Phương 5 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
thái, rong, tảo và các sinh vật sống trong nước và có nhiều nguy cơ tiềm ẩn.
1.3. Một số nghiên cứu về quá trình phân hủy CAP
Trên thế giới đó cú một số công trình nghiên cứu về quá trình phân hủy CAP
bằng các phương pháp khác nhau như phản ứng quang hóa, oxi hóa cấp tiến
(AOPs), sóng viba, tia gamma… Mục đích của các nghiên cứu này nhằm loại bỏ dư
lượng CAP còn tồn dư trong môi trường, xác định các sản phẩm phụ và độc tính
của chúng đối với môi trường.
L.Hong (2002) [13] đã nghiên cứu và thấy rằng dưới tác động của tia
gamma, các liên kết C-C, C-Cl bị bẻ gãy và đồng thời xảy ra quá trình oxi hóa CAP
trong môi trường nước. Bài bỏo đã xác định được 8 sản phẩm phụ do quá trình phân
hủy CAP bởi tia gamma bằng phương pháp phân tích khối phổ trên thiết bị HPLC-
MS. Các sản phẩm phụ này cú ớt độc tính hơn so với CAP và không gây ảnh hưởng
đến sức khỏe con người (EMEA).
Li Lin et al, (2010) [14] đã đánh giá tính khả thi của phương pháp xử lý CAP
trong đất bằng sóng viba (microwave). Kết quả cho thấy rằng với năng lượng 700W
thì hiệu quả xử lý CAP là tốt nhất, giảm 85 % so với nồng độ ban đầu. Nghiên cứu
này cũng đã xác định ảnh hưởng của các yếu tố: nhiệt độ, vật liệu hấp phụ than hoạt
tính, khối lượng đất và nồng độ ban đầu đến quá trình phân hủy của CAP. Các sản
phẩm phụ cũng đã được nghiên cứu và xác định trờn mỏy LC-MS. Bài báo đó xỏc
đinh được sản phẩm phụ của quá trình phân hủy CAP là 4-nitrobenzoic.
A.Chatzitakis (2008) [7] đã nghiên cứu quá trình phân hủy CAP bằng phản

ứng quang xúc tác. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng trong cùng một thời gian, khi
sử dụng ZnO làm chất xúc tác thì khả năng phân hủy CAP tốt hơn so với xúc TiO
2
P-25. Bài báo còn nghiên cứu ảnh hưởng của H
2
O
2
đến quá trình phân hủy CAP.
Khi tăng nồng độ H
2
O
2
thì khả năng phân hủy CAP tăng dần và đạt tối đa tại một
giá trị, nhưng khi nồng độ H
2
O
2
lớn hơn giá trị đú thỡ quá trình phân hủy CAP
giảm.
Ye Fan et al (2010) [21] đã nghiên cứu khả năng xử lý CAP trong nước thải
bằng NaOH kết hợp với than củi. Nghiên cứu chỉ ra rằng, khả năng hấp phụ CAP
trên bề mặt than củi hoặc H
2
SO
4
kết hợp với than củi là rất thấp nhưng khi kết hợp
NaOH với than củi thì khả năng hấp phụ là rất lớn. Sự có mặt của NaOH làm tăng
khả năng tương tác giữa vật liệu hấp phụ (than củi) và chất bị hấp thụ (CAP).
Nghiên cứu này là tiền đề cho các phương pháp xử lý bằng các vật liệu có thể tái sử
Nguyễn Thị Thanh Phương 6 K52 Công Nghệ Môi Trường

Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
dụng.
Các nhà khoa học thuộc Khoa Môi trường, Trường Đại học Bách khoa Tp. Hồ
Chí Minh đã nghiên cứu ứng dụng đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm để xử lý các
chất ô nhiễm và dư lượng kháng sinh CAP tồn tại trong nước thải các ao nuôi thủy sản
khu vực Đồng bằng sông Cửu Long. Kết quả nghiên cứu cho thấy, giải pháp ứng dụng
đất ngập nước kiến tạo xử lý tái sử dụng cho nuôi trồng thủy sản là khả thi. Sau khi xử lý
nồng độ CAP giảm 40% so với nồng độ ban đầu. Nước thải sau khi qua mô hình đạt yêu
cầu về chất lượng nước nuôi trồng thủy sản (TCVN 5943-1995 và TCVN 5942-1995
loại A) có thể sử dụng tái sinh cho các ao nuôi.
1.4. Giới thiệu về phản ứng quang hóa
Phản ứng quang hóa là những phản ứng hóa học xảy ra trong đó năng lượng
cần thiết cho phản ứng là bức xạ điện từ (năng lượng mặt trời vùng tử ngoại hay
vùng khả kiến).
Tia tử ngoại (hay tia cực tím, UV) là sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn
ánh sáng nhìn thấy nhưng dài hơn tia X. Phổ của tia cực tím chia ra làm các phần:
UVA (380-315 nm), hay gọi là sóng dài hay "ánh sáng đen" chiếm tới hơn 95%
trong số những tia UV chiếu xuống mặt đất; UVB (315-280 nm) gọi là bước sóng
trung bình; và UVC (ngắn hơn 280 nm) gọi là bước sóng ngắn. Trong phổ mặt trời,
5-10% bức xạ thuộc về vùng tia cực tím UV, trong khi đó tổng năng lượng mặt trời
ngày nắng trung bình ở mức 5kWh/m
2
thì đây là nguồn năng lượng lớn và gần như
vô tận.
Phản ứng quang hóa được chia làm hai giai đoạn, giai đoạn một là giai đoạn
khơi mào, chất tham gia phản ứng hấp thụ bức xạ điện từ (một photon) thích hợp,
chuyển lên trạng thái kích hoạt và có khả năng tham gia phản ứng mạnh mẽ, có thể
biểu diễn :
A + hυ A
*

Trong đó: A
*
là trạng thái kích hoạt của A.
A có thể là nguyên tử, phân tử hay ion
A * sau đó có thể tham gia vào các quá trình sau :
- Phản ứng tỏa nhiệt: A
*
A + E với E là năng lượng giải phóng
- Phản ứng phát huỳnh quang (phát xạ): A* A + hυ
Nguyễn Thị Thanh Phương 7 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
- Phản ứng khử hoạt động do va chạm : A
*
+ M M* + A
- phản ứng tự phân ly : A
*
D
1
+ D
2
- Phản ứng phân ly do cảm ứng: A
*
+ M D
1
+ D
2
+ M
- Phản ứng ion hóa: A
*
A

+
+ e
-
- Phản ứng với phân tử khác: A
*
+ B C
- Sự chuyển hóa nội, động phân hóa: A
*
B
 Cơ chế quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ bằng quang hóa (UV)
Dưới tác dụng của bức xạ UV thích hợp, các chất hữu cơ chuyển từ trạng
thái cơ bản lên trạng thái kích thích. Ở trạng thái kích thích, chúng rất dễ tham gia
vào các phản ứng, đặc biệt là phản ứng oxy hóa – khử. Chất hữu cơ hấp thụ năng
lượng bức xạ UV lớn hơn năng lượng liên kết giữa các phân tử, do đó làm gãy mạch
vòng hoặc góy cỏc mối liên kết giữa C-C, C-Cl hoặc nguyên tố khác trong cấu trúc
phân tử của chúng và tạo ra các sản phẩm phụ.
Quá trình phân hủy trực tiếp một chất hữu cơ bằng tia UV trong môi trường
nước (nước cất, loại trừ các chất tác dụng phụ, các chất có tác dụng xúc tác) có thể
xảy ra theo 4 quá trình: [9]
1. Chất hữu cơ hấp thụ năng lượng hv từ các photon của UV và chuyển lên
trạng thái kích thích:
R-R + hv R
*
+ R
*
Điều kiện để phản ứng phân hủy có thể xảy ra là chất hữu cơ phải hấp thụ
tốt trong dải bước sóng của đèn UV.
2. Phân tử nước bị phân hủy dưới tác dụng của UV:
H-OH + hv H* + OH*
OH

*
+ R-R R-Rox + H
2
O
3. Nếu trong nước có đủ oxi hòa tan, dưới tác dụng của UV, xảy ra phản ứng
oxi húa cỏc chất hữu cơ:
O
2
+ R-R O* + R-R-O (oxi hóa)
4. Do chất hữu cơ tồn tại trong môi trường nước, dưới tác dụng của UV, xảy ra
phản ứng thủy phân:
Nguyễn Thị Thanh Phương 8 K52 Công Nghệ Môi Trường
hv
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
R-R + H-OH R-H + R-OH.
Nguyễn Thị Thanh Phương 9 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Khoá luận này được thực hiện trong bình phản ứng có lắp đèn UV chiếu sáng
trong phòng thí nghiệm với chất chuẩn CAP, hãng Wako, Nhật, Dung dịch chuẩn
CAP được hòa tan trong nước cất hệ Millipore Water Milli Q trong điều kiện pH
trung tính, mẫu phân tích được bọc kín trong túi nilon đen để tránh ánh sáng và
được bảo quản lạnh ở 4
o
C.
Một số yếu tố ảnh hưởng được đặt ra nghiên cứu để từ đó tiến hành đánh giá
động học của quá trình phản ứng và xác định các sản phẩm phụ sinh ra.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Tổng quan tài liệu

Thu thập các bài báo trong nước, các công trình nghiên cứu trên thế giới, các
bài khóa luận, luận văn những năm trước để tổng hợp tài liệu.
2.2.2. Thực nghiệm
Hóa chất, dụng cụ, thiết bị thí nghiệm và mô hình thí nghiệm
 Hoá chất:
- CAP dạng bột của hãng Wako, Nhật Bản có độ tinh khiết hơn 99%
- Methanol (99,9 %, HPLC grade) được sử dụng làm pha động cho phân tích
HPLC hoặc LC/MS/MS.
- Axit formic (có độ tinh khiết >99%) của hãng Merck, Đức được sử dụng
làm dung dịch đệm.
- Nước siêu sạch, deion từ hệ nước cất MiliQ với độ dẫn đạt 18mΩ.
- Dung dịch H
2
O
2
30% , d = 1.11g/ml của hãng Merck, Đức được sử dụng
trong nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng H
2
O
2
thêm vào.
 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm:
- Đèn UV – A ( Vilber Lourmat, France) có bước sóng 365nm được sử dụng
để chiếu sáng phân huỷ Chloramphenicol
Nguyễn Thị Thanh Phương 10 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
0
0,1
0,2
0,3

0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
200 250 300 350 400 450 500
λ
(nm)
Energie relative
Hình 2: Phổ phát xạ của đèn Vilber-Lourmart T-6L
Đèn UV T-6L là loại đèn UV-A có ánh sáng trắng, với đỉnh bước sóng cực
đại là 365 nm, công suất đèn là 6W. Đây là loại đèn thuỷ ngân áp suất thấp được
phủ bên ngoài bột huỳnh quang. Phổ phát xạ của đèn được đo bằng cách sử dụng
thiết bị quét phổ huỳnh quang FluoroMax-2, được thể hiện trong hình 3. Khoảng
phát xạ của nguồn đèn này bắt đầu từ bước sóng 285 nm, có thể được so sánh tương
đương với ánh sáng mặt trời mùa hè chiếu xuống bề mặt Trái Đất.
- Máy khuấy từ Jenway – Model 1000 – Trung Quốc
- Con quay
- Máy LC/MS/MS – Shimazu – Model 2010
- Các loại ống đong: 100ml, 200ml, 500ml, 1L,
- Các loại pipet: 2ml, 5ml, 10ml,
- Các loại vial (ống) lấy mẫu: vial 1.5 ml
- Ống thủy tinh thạch anh.
Nguyễn Thị Thanh Phương 11 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
 Mô hình hệ phản ứng thí nghiệm:
Hình 3: Mô tả hệ phản ứng quang hoá CAP
Hệ phản ứng gồm một nguồn đèn UV 365 nm ( = 50 nm ở ẵ chiều cao

đỉnh bước sóng) được đặt bên trong ống thạch anh có đường kính ngoài 2,5 cm và
đặt ở giữa bình phản ứng theo chiều thẳng đứng. Chiều dài của đèn UV là 200 nm.
Bình phản ứng bằng thuỷ tinh có thể tích 1 lít (đường kính bên trong là 80 mm).
Xung quanh bình được bọc kín bằng giấy plastic màu đen để ngăn ánh sáng đi vào
với hệ phản ứng. Dung dịch bên trong được duy trì ở 25
o
C và được khuấy liên tục
bằng máy khuấy từ. Tốc độ khuấy trong bỡnh luụn được duy trì ổn định ở khoảng
200 vũng/phỳt. Để nghiên cứu quá trình phân hủy của CAP, thời gian lấy mẫu bắt
đầu từ ngay khi phản ứng xảy ra (bật đèn UV) và sau những khoảng thời gian lấy
mẫu một lần, mẫu thu được cho vào vial 1.5ml, được bảo quản ở nhiệt độ 4
o
C và
được phân tích trên thiết bị HPLC hoặc LC/MS/MS.
Phương pháp phân tích
Hai kỹ thuật phân tích được sử dụng trong nghiên cứu khảo sát hiệu quả của
quá trình phân hủy CAP bằng UV là phương pháp phân tích bằng HPLC/UV và
phân tích bằng sắc ký lỏng – khối phổ (LC/MS/MS). [2]
 Phân tích bằng HPLC/UV
HPLC/UV là kỹ thuật sắc ký tương đối phổ biến được sử dụng trong nghiên
cứu này nhằm xác định hàm lượng CAP còn lại sau phản ứng.
- Shimadzu, Nhật Bản – Model 2010
Nguyễn Thị Thanh Phương 12 K52 Công Nghệ Môi Trường
Đèn UV
(365nm)
Thiết bị ổn
nhiệt
Máy khuấy
từ
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN

- Sử dụng cột C18 – hypersil gold, 4,6 x 25 mm, 5µm
- Hỗn hợp pha động: Metanol/nước (60:40 v/v), 1 ml axit fomic
- Tốc độ dòng: 1 ml/phỳt
- Nhiệt độ lò cột: 30
o
C
- Bước sóng hấp thụ: 275 nm
- Thể tích bơm mẫu: 20 àl
- Thời gian lưu: 22.15 phút
Đường chuẩn của CAP được xây dựng trong khoảng nồng độ lớn từ 1 đến 20
ppm được trình bày trong hình dưới đây.
Hình 4. Đường chuẩn CAP trên thiết bị HPLC/UV
 Phân tích bằng LC/MS/MS
LC/MS/MS (Liquid chromatography tandem mass spectrometry) là một kỹ
thuật phân tích kết hợp giữa khả năng phân tích vật lý của sắc kí lỏng (HPLC) với
khả năng phân tích khối lượng của khối phổ (MS). Trong nghiên cứu này, thiết bị
LC/MS/MS được sử dụng để xác định các sản phẩm phụ của quá trình phân huỷ.
Sử dụng cột C18 – hypersil gold, 2.1x150mm, 3µm
- Hỗn hợp pha động: Metanol/nước(0.05% axit fomic): 20/80 (v/v)
- Tốc độ dòng: 0.2 ml/phỳt
- Nhiệt độ lò cột: 30
o
C
- Bước sóng hấp thụ: 275 nm
Nguyễn Thị Thanh Phương 13 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
- Thể tích bơm mẫu: 5 àl
- Thời gian lưu: 22.15 phút
Một số thông số điều kiện khác của chế độ khối phổ có thể được thay đổi sẽ
được trình bày cụ thể trong từng nghiên cứu để có thể xác định rõ được các sản

phẩm phụ.
 Phân tích bằng TOC
TOC là tổng cacbon hữu cơ (Total Organic Carbon) được phân tích trên thiết
bị TOC của Shimadzu, Nhật. Mẫu được chuẩn bị khoảng 25 mL cho mỗi lần phân
tích.
2.2.3. Các phương trình động học phản ứng
Khoá luận tốt nghiệp sử dụng 2 phương trình động học để tính toán tốc độ
phản ứng là phương trình động học bậc 1 và phương trình đẳng nhiệt Langmuir
Hinshelwood.
 Phương trình động học bậc 1
Quá trình phân huỷ quang hoá được thể hiện như sau:
Chất A Chất B
Trong đó A là chất phản ứng và B là sản phẩm thì phản ứng này gọi là phản
ứng bậc 1.
Tốc độ của phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ của chất phản ứng. Sự giảm
nồng độ của chất A theo thời gian có thể được biểu thị như sau:
V = -
dt
dC
= kC ↔ -
C
dC
= kdt (1)
Trong đó C là nồng độ của chất A, k là hằng số tốc độ động học bậc 1
Lấy tích phân 2 vế của phương trình (1) được biểu thức sau:
Ln
Co
Ct
= -kt (2)
Phương trình (2) là phương trình đường thẳng tuyến tính theo thời gian. Từ

phương trình (2) ta thu được:
C
t
= C
o
e
–kt
(3)
Nguyễn Thị Thanh Phương 14 K52 Công Nghệ Môi Trường
hv
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
Điều này có nghĩa là nồng độ của chất A giảm theo cấp số nhân như là một
hàm của thời gian. Hằng số tốc độ k cũng có thể được xác định theo thời gian bán
huỷ. Thời gian bán huỷ là thời gian làm cho nồng độ chất A (C
o
) giảm xuống còn
một nửa (C
o
/2). Từ đó ta có phương trình như sau:
k.t
1/2
= ln[C
o
/(C
o
/2)] hay k = ln(2)/t
1/2
(4)
Như vậy, việc xác định hằng số tốc độ theo phương trình này tương đối đơn
giản khi biết được thời gian bán huỷ.

 Phương trình Langmuir - Hinshelwood
Tính chất động học của sự phân hủy quang hóa các hợp chất hữu cơ trong
dung dịch CAP/UV được biểu diễn bằng phương trình Langmuir Hinshelwood đơn
giản sau:
V = -
dt
dC
=
KC
kKC
+
1
→
V
1
=
kKC
1
+
k
1
(5)
Trong đó:
V : tốc độ phân hủy chất phản ứng (mol
C : nồng độ của chất phản ứng (mol/L.s)
k : hằng số tốc độ phản ứng( mol/L.s)
K : hằng số cân bằng biểu kiến (L/mol)
t : thời gian phản ứng (s)
Nếu KC << 1 → v = k.K.C (phản ứng bậc 1) (6)
Nếu KC >> 1 → tốc độ phản ứng cực đại

Phương trình (1) được biến đổi toán học như sau:
( 1 +
KC
1
)dc = kdt (7)
Lấy tích phân 2 vế phương trình 2 ta được biểu thức sau:
Ln(
Ct
Co
) + K(C
o
– Ct) = kKt (8)
Phương trình Langmuir (8) được đơn giản hóa dưới dạng biểu thức toán học
với giả thiết khi nồng độ chất phản ứng ban đầu Co là rất nhỏ.
Nguyễn Thị Thanh Phương 15 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
Ln(
Ct
Co
) = kKt = k’t (9)
Phương trình (4) được biểu diễn dưới dạng đồ thị biến thiên Ln(C
o
/Ct) theo
thời gian t là đường thẳng và độ dốc của nó là k’, hằng số tốc độ động học bậc 1.
Hình 5 : Đồ thị minh họa cách tính V
0
C
o
(mol/L) là nồng độ ban đầu được xác định một cách dễ dàng nhờ thực
nghiệm, V

o
là tốc độ phản ứng ban đầu được xác định bằng phép chia C
o
cho thời
gian t (t là điểm cắt của đường tiếp tuyến tại C
o
với trục thời gian).
2.3. Nội dung nghiên cứu
2.3.1. Nghiên cứu quá trình phân hủy quang hóa CAP bằng UV
Thí nghiệm được tiến hành với dung dịch CAP pha trong nước siêu sạch,
thời gian thí nghiệm trong 1 giờ. Thời gian lấy mẫu được tính ngay khi phản ứng
xảy ra (lúc bắt đầu bật đèn) và sau 1-2 phút lấy mẫu một lần (10 phút đầu) và sau 10
phút (cho đến kết thúc quá trình). Các mẫu đựng trong các vial, thể tích lẫy mẫu là
1ml, bảo quản trong điều kiện lạnh và sau đó phân tích bằng HPLC. Hệ thí nghiệm
nghiên cứu hiệu quả phân hủy CAP bằng UV và khảo sát động học của quá trình
phân hủy CAP theo phương pháp này là:
- Nồng độ CAP 10 mg/l được tiến hành thí nghiệm trong 7 giờ chiếu sáng.
Hệ thí nghiệm nghiên cứu khả năng phân hủy CAP bằng quang hóa (UV).
- Thay đổi nồng độ ban đầu của CAP: 0, 1, 2.5, 5, 10, 15, 20 mg/l. Hệ thí
nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ ban đầu lên sự phân hủy CAP.
Nguyễn Thị Thanh Phương 16 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
2.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ H
2
O
2
đến sự phân hủy CAP
Thí nghiệm được tiến hành với dung dịch CAP (10 mg/l). Thời gian lấy mẫu
được bắt đầu ngay khi phản ứng xảy ra (lúc bắt đầu bật đèn) và sau 10 phút lấy mẫu
một lần cho đến kết thúc thí nghiệm. Hệ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ

H
2
O
2
đến sự phân hủy CAP theo phương pháp này là:
- Nồng độ H
2
O
2
khảo sát là: 0, 10, 25, 50, 75 ppm, thời gian thí nghiệm
trong 6 giờ và không chiếu đèn UV. MeOH được bỏ vào mỗi mẫu thí nghiệm với tỉ
lệ 50:50 để tránh hiện tượng CAP bị phân hủy bởi H
2
O
2
sau khi kết thúc thí nghiệm.
- Nồng độ H
2
O
2
khảo sát là: 0, 3, 5, 7, 10, 25, 50 ppm, thời gian thí nghiệm
trong 1 giờ chiếu đèn UV.
2.3.3. Nghiên cứu sản phẩm phụ của CAP
Thí nghiệm được tiến hành với dung dịch CAP (10 mg/l), thời gian thí
nghiệm trong 0-7 giờ. Thời gian lấy mẫu được bắt đầu ngay khi phản ứng xảy ra
(lúc bắt đầu bật đèn) và sau 15 phút (trong 1 giờ đầu tiên) và sau 1 tiếng (cho đến
kết thúc quá trình thí nghiệm). Các mẫu đựng trong các vial, thể tích lẫy mẫu là
1ml, bảo quản trong điều kiện lạnh và sau đó phân tích bằng máy LC/MS/MS.
Nguyễn Thị Thanh Phương 17 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Khảo sát đặc tính phân hủy CAP bằng UV
Hình 6. Phổ hấp thụ UV-VIS của CAP được chồng lên
phổ hấp thụ của đèn UV T-6L
Từ kết quả hình 6 cho thấy phổ hấp thụ UV-VIS của CAP được nghiên cứu
có một khoảng chồng lấp rất lớn với phổ phát xạ của đèn UV T-6L trong dải bước
sóng 285 – 380 nm. Chứng tỏ rằng CAP đã hấp thụ một phần năng lượng của đèn
UV và có khả năng phân huỷ quang hoá.
Thí nghiệm được tiến hành với nồng độ CAP là 10 mg/L trong nước siêu
sạch và được chiếu sáng trong thời gian 0-7 giờ bằng đèn UV T-6L Vilber-Lourmat
để khảo sát khả năng phân huỷ CAP. Các mẫu lấy theo thời gian khác nhau và được
phân tích trên thiết bị HPLC. Kết quả nghiên cứu được trình bày trong hình dưới
đây.
Nguyễn Thị Thanh Phương 18 K52 Công Nghệ Môi Trường
306 nm
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
200 250 300 350 400 450 500
λ
(nm )
Energie relative

Chloramphenicol
Đèn T-6L
Khoảng
chồng lấp
Độ hấp thụ
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
Hình 7. Nồng độ CAP giảm theo thời gian
Từ kết quả hình 7 cho thấy việc sử dụng đèn UV có thể phân huỷ CAP khá
nhanh so với các hợp chất hữu cơ khác. Chỉ sau 3 giờ chiếu sáng, CAP đã bị phân
huỷ hoàn toàn. Thí nghiệm này cũng được kiểm chứng với các mẫu được đặt trong
bóng tối thì không thấy có sự giảm nồng độ theo thời gian
3.2. Khảo sát động học phản ứng phân huỷ quang hoá CAP
Động học của phản ứng phân huỷ quang hoá CAP được nghiên cứu với
những nồng độ CAP khác nhau 0, 1, 5, 10, 15, 20 mg/l. Các thí nghiệm được tiến
hành trong 1 giờ. Các kết quả nghiên cứu được trình bày trong hình dưới đây.
Hình 8. Hiệu quả phân huỷ CAP với các nồng độ ban đầu khác nhau
Nguyễn Thị Thanh Phương 19 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
Hình 9 . Động học phản ứng phân huỷ CAP theo thời gian
với các nồng độ ban đầu khác nhau
([CAP]
0
thay đổi: 1; 5; 10; 15; 20 ppm)
Từ kết quả hình 8 cho thấy: Sau 1 giờ chiếu sáng, nồng độ CAP giảm dần
theo thời gian và mức độ phân hủy CAP phụ thuộc vào nồng độ ban đầu, hiệu quả
phân hủy CAP giảm khi nồng độ ban đầu tăng. Với nồng độ CAP ban đầu = 1 mg/l
thì hiệu quả phân hủy CAP trong 1 giờ khá tốt, giảm 91.83% so với nồng độ ban
đầu, trong khi với nồng độ ban đầu = 20 mg/l thì hiệu quả phân hủy CAP là
60.15%.
Tốc độ phân huỷ CAP phụ thuộc vào nồng độ ban đầu. Với hàm lượng CAP

nhỏ thì tốc độ phân huỷ nhỏ và ngược lại. Tốc độ phân huỷ được tính theo cả
phương trình phản ứng bậc 1 và phương trình Langmuir - Hinshelwood (đã được
trình bày trong chương 2).
3.2.1. Động học theo phương trình phản ứng bậc 1
Theo phương trình phản ứng bậc 1 có công thức sau:
Ln
Co
Ct
= -k
app
t hay Ln 2 = -k
app
t
1/2
(10)
Từ thực nghiệm có thể tính được hằng số k rất dễ dàng. Hằng số k biến đổi
theo nồng độ ban đầu, do đó gọi là hằng số k khả kiến. Mối tương quan giữa k
app
và
nồng độ ban đầu được biểu diễn theo phương trình sau:
k
app
= - 0,0013.C
o
+ 0,0417 (11)
Nguyễn Thị Thanh Phương 20 K52 Công Nghệ Môi Trường
Khóa luận tốt nghiệp – 2011 Trường ĐH KHTN – ĐH QGHN
. Theo phương trình (10) cho thấy: k
app
tỷ lệ nghịch với nồng độ ban đầu, có

nghĩa là nồng độ ban đầu càng tăng thì hằng số này càng giảm.
Mối tương quan giữa k khả kiến và nồng độ ban đầu được thể hiện trong
hình dưới đây.
Hình 10. Tương quan giữa hằng số k khả kiến và nồng độ CAP ban đầu
Theo phương trình (10) có thể thấy giá trị t
1/2
cũng tỷ lệ nghịch với nồng độ
ban đầu và tuân theo phương trình dưới đây:
t
1/2
=
047,0.0013,0
2ln
−
o
C
hay
067807,0.001876,0
t
1
2/1
−=
o
C
(12)
Với công thức C
t
= C
o
.e

-kt
, trong đó k là hằng số theo phương trình (6) thì sự
suy giảm nồng độ theo thời gian được biểu diễn dưới phương trình sau:
tCo
ot
eCC
).0417,00013,0(
+−−
=
(13)
Phương trình (13) được coi là mô hình động học của sự phân huỷ CAP. Khi
biết được nồng độ ban đầu thì có thể vẽ được biểu đồ mô tả hàm lượng CAP còn lại
theo thời gian. Mô hình mô tả sự biến đổi của CAP theo thời gian được trình bày
trong hình dưới đây với các nồng độ ban đầu khác nhau.
Nguyễn Thị Thanh Phương 21 K52 Công Nghệ Môi Trường