Đánh giá hiệu quả xử lý lượng vết paracetamol trong nước cấp bằng một số phương pháp oxy hóa tiên tiến

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ LƯỢNG VẾT PARACETAMOL
TRONG NƯỚC CẤP BẰNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP
OXY HÓA TIÊN TIẾN

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

PHẠM THỊ MAI

HÀ NỘI, NĂM 2018


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ LƯỢNG VẾT PARACETAMOL
TRONG NƯỚC CẤP BẰNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP OXY
HÓA TIÊN TIẾN
PHẠM THỊ MAI

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 8440301
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. ĐÀO HẢI YẾN
2. PGS.TS. LÊ THỊ TRINH

HÀ NỘI, NĂM 2018


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: TS. Đào Hải Yến

Cán bộ hướng dẫn phụ: PGS.TS. Lê Thị Trinh

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Thị Hà

Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Trần Đăng Thuần

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Ngày 04 tháng 10 năm 2018


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là
trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Phạm Thị Mai

ii

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong khoa Môi
Trường - Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tận tình dạy
bảo, truyền đạt cho tôi kiến thức nền tảng trong suốt thời gian học tập và tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình hoàn thành luận văn.
Tôi đặc biệt xin trân trọng cảm ơn TS. Đào Hải Yến, PGS.TS Lê Thị
Trinh - người trực tiếp hướng dẫn khoa học đã đóng góp ý kiến và tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu khoa học, thực hiện và
hoàn thành luận văn.
Chúng tôi xin cảm ơn chân thành tới Ban Lãnh đạo Viện Hóa Học Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, các phòng chức năng đã tạo
điều kiện về cơ sở vật chất, trang thiết bị nghiên cứu trong quá trình thực hiện
luận văn.
Tôi cũng xin cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè và người thân đã giúp
đỡ, động viên và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khoá học và thực hiện
thành công luận văn này.
Luận văn tốt nghiệp không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận
được những ý kiến đóng góp quý báu từ phía hội đồng báo cáo, giáo viên
phản biện và các thầy cô trong khoa để luận văn được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2018
Học viên

Phạm Thị Mai


3

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii
DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .................................................
vi DANH MỤC BẢNG .......................................................................................
vii DANH MỤC HÌNH .......................................................................................
viii

MỞ

ĐẦU

........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................ 3
1.1. Nguồn gốc của dư lượng dược phẩm trong nước ...................................... 3
1.2. Tính chất hóa lý của Paracetamol .............................................................. 4
1.2.1. Tính chất vật lý.................................................................................... 5
1.2.2. Tính chất hóa học................................................................................ 6
1.2.3. Dược lý cơ chế tác dụng ..................................................................... 6
1.3. Các nghiên cứu về sự xuất hiện của PRC trong nước................................ 7
1.4. Các quá trình oxi hóa tiên tiến (AOPs) ....................................................
10
1.5. Cơ sở lý thuyết của phương pháp quang hóa ...........................................
13
1.5.1. Phương pháp xác định cường độ dòng photon I0 ............................. 13
1.5.2. Động học của phản ứng .................................................................... 17
1.6. Phương pháp phân tích dư lượng PRC trong nước.................................. 17

1.6.1. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) ............................ 17
1.6.2. Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ phân giải cao ............................ 18
1.7. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ..............................................
20
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. 22
2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ............................................................... 22
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................... 22


4

2.1.2. Phạm vi, thời gian nghiên cứu .......................................................... 22
2.2. Thiết bị và Hóa chất ................................................................................. 22
2.2.1. Thiết bị .............................................................................................. 22
2.2.2. Hóa chất ............................................................................................ 22
2.3. Nghiên cứu khả năng xử lý PRC trong nước ........................................... 23
2.3.1. Lựa chọn phương pháp và cơ sơ xây dựng mô hình xử lý ................ 23
2.3.2. Mô hình hệ thiết bị phản ứng quang hóa bằng đèn UV.................... 24
2.3.3. Nghiên cứu sự phân hủy PRC bằng hệ UV ....................................... 25
2.3.4. Khảo sát và lựa chọn tác nhân oxi hóa phù hợp cho quá trình xử lý
PRC bằng đèn UV ....................................................................................... 26
2.3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến hiệu quả của quá trình xử lý PRC
..................................................................................................................... 26
2.3.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của NaClO đến hiệu quả của quá trình xử lý
PRC ............................................................................................................. 26
2.3.7. Nghiên cứu ảnh hưởng của ion vô cơ đến hiệu quả của quá trình xử
lý PRC ......................................................................................................... 27
2.3.8. Nghiên cứu ảnh hưởng của DOM đến hiệu quả của quá trình xử lý
PRC ............................................................................................................. 27
2.3.9. Nghiên cứu ảnh hưởng của nền mẫu đến hiệu quả của quá trình xử lý

PRC ............................................................................................................. 28
2.3.10. Thí nghiệm xác định sản phẩm phụ của quá trình phân hủy PRC
bằng hệ UV/NaClO ..................................................................................... 28
2.4. Phương pháp phân tích PRC .................................................................... 29
2.4.1. Phương pháp phân tích nồng độ PRC bằng hệ HPLC ..................... 29
2.4.2. Xây dựng đường chuẩn cho PRC...................................................... 30
2.4.3. Điều kiện phân tích LC-MS/MS ........................................................ 31
2.4.4. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích PRC ..................... 32
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN........................ 37


5

3.1. Kết quả khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình xử
lý PRC bằng đèn UV ....................................................................................... 37
3.1.1. Kết quả khảo sát ánh sáng và thời gian trong quá trình xử lý PRC
bằng đèn UV................................................................................................ 37
3.1.2. Kết quả nghiên cứu, lựa chọn tác nhân oxi hóa phù hợp cho quá
trình xử lý PRC bằng đèn UV ..................................................................... 41
3.1.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ đèn UV đến hiệu quả
của quá trình xử lý PRC.............................................................................. 44
3.1.4. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến hiệu quả của quá trình
xử lý PRC .................................................................................................... 45
3.1.5. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ NaClO đến hiệu quả của
quá trình xử lý PRC..................................................................................... 46
3.1.6. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đầu PRC đến hiệu quả
của quá trình xử lý PRC.............................................................................. 47
3.1.7. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các ion vô cơ đến hiệu quả của
quá trình xử lý PRC..................................................................................... 48
3.1.8. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các hợp chất hữu cơ hòa tan

(DOM) đến hiệu quả của quá trình xử lý PRC ........................................... 49
3.2. Kết quả đánh giá hiệu quả xử lý PRC bằng hệ UV/ NaClO .................... 51
3.2.1. Kết quả đánh giá hiệu quả xử lý PRC bằng hệ UV/ NaClO khi không
có nền mẫu. ................................................................................................. 51
3.2.2. Kết quả đánh giá hiệu quả xử lý PRC bằng hệ UV/ NaClO dưới ảnh
hưởng của nền mẫu giả định....................................................................... 51
3.3. Kết quả bước đầu nghiên cứu xác định sản phẩm chuyển hóa của quá
trình quang hóa PRC ....................................................................................... 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 61
PHỤ LỤC ........................................................ Error! Bookmark not defined.


6

DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

A
O
A
bs
C
O
D
O
H
P
L
C
L

O
L
O
N
L
P
R
T
O
S
T
U
V
U
V

C
ác
Đ
ộ
N
h
C
ác
H
ệ
H
ệ
G
iớ

G
iớ
N
ăn
P
ar
T
ổ
S
ố
Q
ua
Ti
a


vii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Sự hiện diện của PRC ở các nhà máy xử lý nước thải (trước xử lý) 8
Bảng 1.2. Sự hiện diện của PRC ở các nhà máy xử lý nước thải (sau xử lý) ... 8
Bảng 1.3. Sự có mặt của PRC trong nước mặt ................................................. 9
Bảng 1.4. Tổng quan về sự có mặt của PRC trong nước ngầm ........................ 9
Bảng 1.5. Tổng quan về sự có mặt của PRC trong nước uống ......................... 9
Bảng 1.6. Khả năng oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa ............................ 10
Bảng 1.7. Các quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng ...... 11
Bảng 1.8. Các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng.................. 12
Bảng 1.9. Các nghiên cứu về loại bỏ PRC sử dụng AOPs ............................. 20
Bảng 2.1. Các thông số kỹ thuật của hệ phản ứng .......................................... 24

Bảng 2.2. Điều kiện phân tích sắc ký HPLC của PRC ................................... 30
Bảng 2.3. Nồng độ và diện tích pic của các chất trong dung dịch chuẩn ....... 30
Bảng 2.4. Các thông số trên MS/MS .............................................................. 31
Bảng 2.5. Các thông số phân tích trên LC- MS/MS ....................................... 32
Bảng 2.6. Giá trị LOD và LOQ của PRC........................................................ 34
Bảng 2.7. Sai số và độ lặp lại của phép đo tại các nồng độ khác nhau........... 35
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của cường độ proton của đèn UV 254 nm đến quá trình
phân hủy PRC bằng hệ UV/ NaClO................................................................ 44
Bảng 3.2. Phản ứng của các ion vô cơ với gốc ●OH và hằng số tốc độ.......... 48
Bảng 3.3. Các thông số cơ bản của nền mẫu nước máy ................................. 52
Bảng 3.4. Công thức dự kiến của các hợp chất............................................... 57


viii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Các con đường đi vào nguồn nước của dược phẩm.......................... 4
Hình 1.2. Công thức cấu tạo của Paracetamol. ................................................. 4
Hình 1.3. Hệ số hấp thụ phân tử mol của HOCl, OCl- và NH2Cl .................. 13
Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống LC-MS/MS ............................................................ 18
Hình 1.5. Cấu tạo bẫy ion trong orbitrap ........................................................ 19
Hình 1.6. Máy khối phổ phân giải cao Q Exactive Focus .............................. 19
Hình 2.1. Mô hình thí nghiệm quang hóa ....................................................... 25
Hình 2.2. Sơ đồ chức năng của thiết bị HPLC................................................ 29
Hình 2.3. Đường chuẩn xác định PRC bằng thiết bị HPLC ........................... 31
Hình 3.1. Hiệu suất phân hủy PRC theo thời gian giữa các đèn..................... 41
Hình 3.2. Quá trình phân hủy PRC bằng các hệ AOPs khác nhau. ................ 42
Hình 3.3. Ảnh hưởng của pH đến quá trình phân hủy PRC ........................... 45
Hình 3.4. Ảnh hưởng của NaClO đến hiệu suất phân hủy PRC ..................... 46
Hình 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ đầu PRC đến hiệu quả xử lý PRC trong hệ

quang hóa UV/ NaClO .................................................................................... 47
Hình 3.6. Ảnh hưởng của các ion vô cơ (Cl-, SO42-, HCO3-, NH4+) đến hiệu
quả xử lý PRC trong hệ quang hóa UV/ NaClO ............................................. 49
Hình 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ DOM đến hiệu quả của quá trình phân hủy
PRC bằng UV/ NaClO. ................................................................................... 50
Hình 3.8. Hiệu suất phân hủy PRC theo thời gian bằng UV/NaClO.............. 51
Hình 3.9. Hiệu suất xử lý PRC theo thời gian ở các nền mẫu khác nhau...... 52
Hình 3.10. Sắc ký lỏng khối phổ của các sản phẩm trung gian ...................... 53


1

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Ngày nay, thế giới không chỉ đối mặt với cuộc khủng hoảng thiếu nước
mà vấn đề chất lượng nước cũng có xu hướng trở thành một yếu tố nhận được
sự quan tâm lớn từ người dân và các nhà khoa học. Sự gia tăng dân số, sự
tăng trưởng và mở rộng của các khu đô thị, công nghiệp, cộng thêm sự tăng
cường của các hoạt động nông nghiệp là các tăng nhân chính làm gia tăng tình
trạng ô nhiễm nước gây ảnh hưởng đến chất lượng nước và sức khỏe con
người.
Dược phẩm là những sản phẩm được dùng trong y tế có công lớn trong
việc bảo vệ sức khỏe và tính mạng cho con người. Tuy nhiên, thông thường
các dược phẩm không được chuyển hóa hoàn toàn trong cơ thể, vẫn có một
lượng dư đi vào môi trường qua con đường bài tiết. Điều này dẫn đến sự có
mặt của các hoạt chất từ dược phẩm có mặt trong môi trường tự nhiên, nhiều
nhất là trong môi trường nước mặt .Sự tồn tại của chúng gần đây lại trở thành
các chất ô nhiễm phổ biến và có nguy cơ gây hại đến các vi khuẩn làm sạch
nguồn nước.

Paracetamol (PRC) có rất ít tác dụng phụ nên được cung cấp không cần
kê đơn ở hầu hết các nước, thuốc có giá thành rẻ, dễ mua, được sử dụng rộng
rãi. Vì vậy, hàm lượng PRC được thải ra ngoài trường là khá cao chủ yếu
trong môi trường nước. Mặt khác, nếu sử dụng nước chứa PRC trong thời
gian dài sẽ có những ảnh hưởng nhất định đối với người dùng. Ở Việt Nam,
do điều kiện kinh tế và khoa học chưa cho phép, nên vấn đề xử lý nước chứa
PRC chưa được quan tâm đúng mức. Chính vì vậy việc tìm ra một phương
pháp an toàn, hiệu quả, chi phí phù hợp và thân thiện với môi trường trong xử


2

lý PRC trong nước đang nhận được sử quan tâm của các nhà khoa học trong
nước.
Ngoài ra, công nghệ chuyển hóa quang hóa và oxy hóa quang hóa
không chỉ có khả năng loại bỏ các hóa chất độc hại nói trên mà còn có khả
năng loại bỏ các sản phẩm phụ trong quá trình khử trùng tạo ra trong quá trình
clo hóa. Phương pháp này đã nhận được nhiều sự chú ý trong những thập kỉ
gần đây. Ngày nay, việc sử dụng tia UV và ánh sáng mặt trời không chỉ được
sử dụng cho quá trình khử trùng nước mà còn được sử dụng cho quá trình oxy
hóa các chất ô nhiễm hóa học không mong muốn, đang được áp dụng nhiều
hơn trong lĩnh vực xử lý nước. Ưu điểm của quá trình này là xử lý được lượng
vết PRC trong nước.
Vì vậy, trong nghiên cứu này chúng tôi chọn đề tài: “Đánh giá hiệu
quả xử lý lượng vết Paracetamol trong nước cấp bằng một số phương pháp
oxy hóa tiên tiến”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu, lựa chọn được phương pháp oxi hóa tiên tiến và các điều
kiện thích hợp để xử lý PRC trong nước.
3. Nội dung nghiên cứu

- Xây dựng mô hình xử lý PRC trong nước quy mô phòng thí nghiệm
bằng một số phương pháp oxi hóa tiên tiến
- Khảo sát một yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình xử lý của
các phương pháp lựa chọn
- Lựa chọn và tối ưu hóa các điều kiện xử lý PRC bằng phương pháp
oxi hóa tiên tiến.
- Đánh giá hiệu quả xử lý PRC của các phương pháp.


3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Nguồn gốc của dư lượng dược phẩm trong nước
Ngày nay, một lượng lớn dược phẩm và các sản phẩm chăm sóc sức
khỏe cho cả người và động vật đang được bán rộng rãi trên thị trường. Cùng
với sự gia tăng của dân số, khối lượng dược phẩm được sử dụng nhiều hơn.
Do đó, dư lượng dược phẩm tồn tại trong nước đã nhận được sự quan tâm lớn
từ các nhà nghiên cứu trong khoảng 15 năm trở lại đây.
Sự phân bố và thời gian tồn tại của một hợp chất trong nước phụ thuộc
chủ yếu vào các đặc tính hóa lý và đặc điểm môi trường khác nhau. Ngoài ra,
thời gian bán hủy của một hợp chất dược phẩm trong môi trường nước còn
liên quan đến hiện tượng phân hủy do: vi sinh vật, nhiệt độ, bức xạ mặt trời,
chất khử oxy hóa…
Dư lượng dược phẩm sẽ đi vào nguồn nước bằng nhiều con đường khác
nhau. Hình 1.1 trình bày ba con đường chính mà dư lượng dược phẩm có thể
đi vào môi trường [1].
Có rất nhiều con đường để lượng thải dược phẩm đi vào môi trường,
ngoài ra còn có thêm các con đường khác như: quá trình rò rỉ nước thải, việc
vứt bỏ các loại thuốc khi không sử dụng…

Có nhiều nghiên cứu cho thấy nhóm thuốc có tác dụng giảm đau, hạ sốt
xuất hiện với nồng độ từ một vài ng/L đến vài mg/L trong nhiều loại nước
khác nhau kể cả nước uống, do đó việc nghiên cứu xử lý nó là rất cần thiết.


4

Hình 1.1. Các con đường đi vào nguồn nước của dược phẩm.
1.2. Tính chất hóa lý của Paracetamol
Paracetamol (PRC) hay Acetaminophen (tên được chấp nhận tại Hoa
Kỳ) là một thuốc có tác dụng hạ sốt và giảm đau, tuy nhiên không như aspirin
nó không hoặc ít có tác dụng chống viêm.
PRC gồm có một vòng nhân benzene, được dẫn xuất bởi một nhóm
hydroxyl và nguyên tử Nitơ của một nhóm amid theo kiểu para (1,4).

Hình 1.2. Công thức cấu tạo của Paracetamol.


5

So với các thuốc chống viêm không steroit (nonsteroidal antiinflammatory drugs - NSAIDs), PRC ít có tác dụng phụ với liều điều trị
nên được cung cấp không cần kê đơn ở hầu hết các nước.
- Tên quốc tế: Paracetamol
- Tên khác: Acetaminophen
- Mã ATC (mã giải phẫu - điều trị - hóa học): NO2B EO1
- Biệt dược: Panadol, Pradon, Efferalgan, Pandol...
- Công thức phân tử: C8H9O2N
- Khối lượng mol phân tử: 151,17g/mol
- Tên IUPAC: N-(4-hydroxyphenyl) acetamit hoặc p-hydroxy acetanilit
hoặc 4-hydroxy acetanilit

- Tên gọi Paracetamol được lấy từ tên hóa học của hợp chất para acetyl aminophenol
1.2.1. Tính chất vật lý
- PRC là chất bột kết tinh màu trắng, không mùi, vị đắng nhẹ.
- Khối lượng riêng: 1,263 g/cm 3 .
- Nhiệt độ nóng chảy: 169 0 C.
- Độ tan trong nước: 0,1÷0,5g/100mL nước tại 22 0 C. Ngoài ra còn có
khả năng tan trong etanol, dung dịch kiềm, dung dịch axit...
- Chế phẩm tan ít trong nước, tan nhiều hơn trong nước sôi, khó tan
trong clorofom, ete, etanol và các dung dịch kiềm... dung dịch bão hòa trong
nước có pH khoảng 5,3÷5,6; pKa=9,51.


6

1.2.2. Tính chất hóa học
Tính chất hóa học của PRC do nhóm -OH, nhóm chức aetamit và tính
chất của nhân thơm quyết định.
Sự có mặt của 2 nhóm hydroxyl và aetamit làm cho nhân benzen được
hoạt hóa có thể phản ứng được với các hợp chất thơm có ái lực electron. Sự
liên kết giữa nhóm aetamit, hydroxyl với vòng benzen làm giảm tính bazơ của
nhóm amit và làm tăng tính axit của nhóm hydroxyl.
Nhóm -OH làm cho chế phẩm có tính axit và khi tác dụng với dung
dịch muối sắt (III) cho màu tím.
Đun nóng với dung dịch HCl thì bị thủy phân, thêm nước thì không có
kết tủa vì p-aminophenol tạo thành tan trong axit. Thêm thuốc thử kali
dicromat thì có kết tủa màu tím khác với phenacetin là không chuyển sang đỏ.
Quá trình xảy ra chủ yếu là:
HO

NHCOCH3

HCl
t

O

HO

NH2

K2Cr2O7
[O]

O

NH

Đun nóng dung dịch trên với axit sunfuric có mùi axit axetic có thể
dùng phản ứng này để định tính và định lượng PRC.
1.2.3. Dược lý cơ chế tác dụng
PRC là chất chuyển hóa có hoạt tính của phenacetin, là thuốc giảm đau
- hạ sốt hữu hiệu có thể thay thế aspirin; tuy vậy, khác với aspirin, PRC không
có hiệu quả điều trị viêm. Với liều ngang nhau tính theo gam, PRC có tác
dụng giảm đau và hạ sốt tương tự như aspirin. PRC làm giảm thân nhiệt ở
người bệnh sốt, nhưng hiếm khi làm giảm thân nhiệt ở người bình thường.
Thuốc tác động lên vùng dưới đồi gây hạ nhiệt, tỏa nhiệt tăng do giãn mạch
và tăng lưu lượng máu ngoại biên.


PRC với liều điều trị, ít tác động đến hệ tim mạch và hô hấp, không làm

thay đổi cân bằng axit - bazơ, không gây kích ứng, xước hoặc chảy máu dạ
dày như khi dùng salixylat, vì PRC không tác dụng trên xyclooxygenat
(COX) toàn thân, chỉ tác động đến xyclooxygenat prostaglandin của hệ thần
kinh trung ương. PRC không có tác dụng trên tiểu cầu hoặc thời gian chảy
máu.
Khi dùng quá liều PRC, một chất chuyển hóa là N-axetylbenzoquinonimin gây độc nặng cho gan. Liều bình thường, PRC dung nạp tốt,
không có nhiều tác dụng phụ như aspirin. Tuy vậy, quá liều cấp tính (trên
10g) làm thương tổn gan gây chết người, những vụ ngộ độc và tự tử bằng
PRC đã tăng lên một cách đáng lo ngại trong những năm gần đây.
PRC hấp thu nhanh qua ống tiêu hóa, sinh khả dụng là 80-90%, hầu
như không gắn vào protein huyết tương. Chuyển hóa lớn ở gan và một phần
nhỏ ở thận, cho các dẫn xuất glucuro thải trừ qua thận.
Ở một số ít trường hợp riêng lẻ, PRC đã gây giảm bạch cầu trung tính,
giảm tiểu cầu và giảm toàn thể huyết cầu.
1.3. Các nghiên cứu về sự xuất hiện của PRC trong nước
PRC có thể được đưa trực tiếp vào nước từ các nguồn thải của các bệnh
viện, các công ty sản xuất dược phẩm… có thể do quá trình rửa trôi hoặc đào
thải của con người và động vật từ nước tiểu hoặc phân lắng đọng trên đất.
Bằng nhiều con đường khác nhau PRC xâm nhập vào các nguồn nước và
thậm chí có mặt trong các nguồn nước cấp do các nhà máy xử lý nước cấp
chưa đủ khả năng để loại bỏ các hợp chất hữu cơ lượng vết. Các kết quả
nghiên cứu đã được thực hiện cho thấy PRC xuất hiện ở nồng độ khá cao ở
nhiều loại nước khác nhau:


Bảng 1.1. Sự hiện diện của PRC ở các nhà máy xử lý nước thải (trước xử lý)
N
ồ QT
m
u à

a ố i
5 1 H
0 5 a
3 2 H
1 a
H
à
5 1 H
8 6 à
1 H
0 à
1 T
7 ái
1 2
0 4
1 2 C
6 r
Bảng 1.2. Sự hiện diện của PRC ở các nhà máy xử lý nước thải (sau xử lý)
N
ồ Q T
m
u à
a ố i
6 H
o
2 H
o
1
H
à

1 3 H
à
H
à
4 6 H
à
1
7
1 1
0 1
5 C
9 r
7 T
h


Bảng 1.3. Sự có mặt của PRC trong nước mặt
N
ồ Q T
m u à
ốH i
à
H
à
2 H
0 à
T
h
T
â

T
â
2
3
72
71
Bảng 1.4. Tổng quan về sự có mặt của PRC trong nước ngầm
N
Q T
mồ u à
1a H
9 oH
o
Bảng 1.5. Tổng quan về sự có mặt của PRC trong nước uống
N
Q T
mồ u à
a P
P
P
Ca
n


Các nghiên cứu cho thấy PRC xuất hiện với nồng độ khá cao ở trong tất
cả các loại nước. Vì vậy việc xử lý lượng tồn dư PRC trong nước là vấn đề
của hầu hết các quốc gia trong đó có Việt Nam và để quy trình xử lý có thể
hoàn thiện, chúng tôi thực hiện đề tài này nhằm tìm ra được phương pháp
cũng như là quy trình tối ưu để xử lý PRC.
1.4. Các quá trình oxi hóa tiên tiến (AOPs)

Các quá trình oxi hóa tiên tiến là những quá trình phân hủy oxi hóa dựa
vào gốc tự do hoạt động hydroxyl (HO) được tạo ra ngay trong quá trình xử
lý. Gốc hydroxyl HO là một tác nhân oxi hóa mạnh nhất trong số các
tác nhân oxi hóa được biết từ trước đến nay. Thế oxi hóa của gốc hydroxyl
HO  là 2,8V, cao nhất trong số các tác nhân oxi hóa thường gặp. Thế oxy
hóa của một số tác nhân oxy hóa thường gặp được trình bày ở bảng 1.6 [18]
Bảng 1.6. Khả năng oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa
TT
áh
G 2
ố
2
c
1
h
y
1
dr 1
o
1
x
yl 1
O 1
z
1
o
1
n
H

Đặc tính của các gốc tự do là trung hòa về điện. Mặt khác, các gốc này

không tồn tại có sẵn như những tác nhân oxy hóa thông thường mà được sản


sinh ngay trong quá trình phản ứng, có thời gian sống rất ngắn khoảng vài
nghìn giây nhưng liên tục được sinh ra trong suốt quá trình phản ứng.
Phân loại
Theo cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (USEPA), dựa theo đặc tính của
quá trình có hay không có sử dụng nguồn năng lượng bức xạ tử ngoại UV mà
có thể phân loại các quá trình oxi hóa nâng cao thành hai nhóm:
 Các quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng
Các quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng là các quá
trình không nhờ năng lượng bức xạ tia cực tím UV trong quá trình phản ứng
và chúng được liệt kê ở bảng 1.7.
Bảng 1.7. Các quá trình oxi hóa nâng cao không nhờ tác nhân ánh sáng
T PT
á ứê
HH Fe
n
O
H2 H P
e
O
O 32 C
3
O a
Oxi
H H
h

2

O Hó
H
S
2
i
O
H
H
B
2
ứ
O
 Các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng
Các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng là các quá trình
nhờ năng lượng bức xạ tia cực tím UV, gồm các quá trình được trình bày ở
bảng 1.8.


Bảng 1.8. Các quá trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng
T
T P
ê
á ứ
n
H
U
2
V

O
O
U
3
V
H
H UV/
2
H
O 2h 2
H 2 Q
2
u
O F a
T
i
O
2

Fe3++H2O  HO +Fe + H

Q

u
a
n
 Quang phân H2O2 bằng UV

Sự phân hủy của H2O2 dưới tác dụng của tia tử ngoại ở bước sóng 
<

300nm, sản sinh ra gốc hydroxyl. Việc ứng dụng phương pháp này đơn giản
hơn nhiều so với phương pháp ozon hóa nhưng hiệu quả của của phương pháp
cũng không cao do hệ số hấp thụ của H2O2 nhỏ. Mặt khác, nó cũng bị giới hạn
khi sử dụng H2O2 ở nồng độ cao do H2O2 không bền khi ở nồng độ cao và
phản ứng phân hủy H2O2 trong nước tạo thành oxy là một phản ứng sinh
nhiệt.

H2O2 + h →

2OH●
 Quá trình UV / Chlorine
Quang phân Clo bởi tia UV là một quá trình tương đối phức tạp, bao
gồm một loạt các phản ứng dây chuyền với sự hình thành của nhiều sản phẩm
và chất trung gian, bao gồm •OH và •Cl. Các hệ số hấp thụ phân tử của HOCl,
OCl-, và NH2Cl (Hình 1.3) phụ thuộc vào bước sóng quang phân [18].


Hình 1.3. Hệ số hấp thụ phân tử mol của HOCl, OCl- và NH2Cl
OCl- +

hυ

→ Cl- + O(3P)

(1.1)

OCl- +

hυ

→ Cl● + O-

(1.2)

OCl- +

hυ

→ Cl- + O(1D) λ < 320nm

(1.3)

O(3P) + OCl- →

OCl2-

(1.4)

O(3P) + OCl- →

OCl2-

(1.5)

O- + H2O ↔ OH● + OHOH● + OCl- → OCl•
O- + OCl- → OCl•
Cl● + OCl- → OCl•

+

(1.6)
OH-

(1.7)

O2-

(1.8)

+ Cl

(1.9)

+

1.5. Cơ sở lý thuyết của phương pháp quang hóa
1.5.1. Phương pháp xác định cường độ dòng photon I0
Đèn UV phát xạ cho dòng photon Io (Einstein.s-1). Khi dòng photon Io
được chiếu qua dung dịch thí nghiệm sẽ bao gồm các hiệu ứng hấp thụ (I a),
phản xạ (Ir) và truyền qua (It), chúng liên hệ với nhau theo công thức sau:
I0 = Ia + Ir + It


Tỷ lệ giữa cường độ dòng photon bị hấp thụ và dòng photon chiếu xạ
được gọi là hệ số hấp thụ :
 

Ia
I0

.

Tương tự như vậy, người ta cũng định nghĩa hệ số phản xạ R và hệ số
truyền qua T như sau :
R

Ir
I0

T 

It
I0

Theo định luật Lambert-Beer, khi một dung dịch đồng thể chứa một
hợp chất được chiếu xạ bằng các dòng ánh sáng đơn sắc song song tại một
bước sóng cố định thì hệ số truyền qua có thể được xác định bằng công thức
sau:
d

It
I0

 10

- l C

 : hệ số hấp thụ phân tử (L.mol-1.cm-1)
l : chiều dài khoảng chiếu xạ (cm)
C: nồng độ hợp chất hấp thụ ánh sáng (mol.L-1)

Mật độ quang của dung dich hấp thụ được định nghĩa bằng phương
trình sau :
D= lC
Các tỷ lệ hấp thụ, phản xạ và truyền qua cũng như hệ số hấp thụ phụ
thuộc vào bước sóng của ánh sáng chiếu xạ. Khi trong dung dịch có nhiều hợp
chất hấp thụ ánh sáng tại bước sóng chiếu xạ thì độ hấp thụ quang được tính
bằng tổng độ hấp thụ quang của các thành phần hấp thụ.