1 of 32

SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA NÂNG CAO PHÂN HỦY THUỐC TRỪ SÂU HỌ CÚC- CYPERMETHRIN

HV: Quách Thanh Trừ

CBHD: PGS.TS Ngô Mạnh Thắng

TS Hoàng Đông Nam

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TPHCM

Khoa Kỹ Thuật Hóa Học

Tp HCM 9-2012

2 of 32

ĐẶT VẤN ĐỀ

Vấn đề sử dụng thuốc trừ sâu và ô nhiễm môi trường

Phân hủy thuốc trừ sâu trong nước

3 of 32

MỤC TIÊU LUẬN VĂN

  • Kiểm chứng qui trình phân tích Cypermethrin bằng thiết bị HPLC Agilent 1200 series tại phòng thí nghiệm
  • Thực nghiệm phân hủy Cypermethrin bằng các tác nhân oxi hóa khác nhau
  • So sánh hiệu quả phân hủy Cypermethrin bằng ozone và các tác nhân khác
  • Đánh giá sản phẩm phân hủy Cypermethrin bằng các tác nhân này.

4 of 32

NỘI DUNG TRÌNH BÀY

Kiến nghị

Kết luận

Kết quả- Bàn luận

Thực nghiệm

Tổng quan

5 of 32

NỘI DUNG TRÌNH BÀY

Tổng quan

6 of 32

TỔNG QUAN

Khả năng thủy phân:

pH 3: cis: DT50= 1302 ngày trans: DT50= 923 ngày

pH 7: cis: DT50= 221 ngày trans: DT50= 136 ngày

pH 8: cis: DT50= 21,2 ngày trans: DT50= 5,1 ngày

pH 11: cis: DT50= 38 phút trans: DT50= 23 phút

THUỐC TRỪ SÂU HỌ CÚC- CYPERMETHRIN

7 of 32

CYPERMETHRIN& PP PHÂN TÍCH/PHÂN HỦY

Phương pháp phân hủy:

- Vi sinh vật

- Quang phân bằng ánh sáng Mặt Trời

- Các phương pháp oxy hóa nâng cao (ozone/UV, H2O2/UV, Perozone, Fenton)

Cypermethrin

Sắc ký khí GC

(Detector: MS, ECD)

Sắc ký lỏng HPLC

(Detector: UV, DAD)

Phương pháp phân tích

8 of 32

CÁC QUÁ TRÌNH OXY HÓA NÂNG CAO

OH

AOPs

(Glaze,1987)

9 of 32

NỘI DUNG TRÌNH BÀY

Thực nghiệm

10 of 32

Hệ thống thí nghiệm

1: Máy phát ozone

2: Van điều khiển

3, 4: Lưu lượng kế

5: Bình phản ứng

6: Nơi lấy mẫu

7: Nơi tiêm H2O2

8: Đá phân phối khí

9: Bình xả khí dư

10: Đèn UV

11 of 32

  • Cột Germini C18 (250 x 4.6mm, 5µm)
  • Tỉ lệ pha động (Methanol: acid acetic 0.01%) 80:20
  • Tốc độ dòng: 1mL/phút.
  • Thể tích mẫu tiêm: 80µl
  • Nhiệt độ cột: 400C

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CYPERMETHRIN BẰNG HPLC

HPLC Agilent 1200 Series

12 of 32

Thể tích dung dịch phân hủy: 2L

  1. Tác nhân Ozone: khảo sát ảnh hưởng lưu lượng: 0.6, 0.8, 1 L/phút
  2. Tác nhân Peroxone: khảo sát ảnh hưởng [H2O2]: 19.6; 49; 98; 490µM
  3. Tác nhân UV
  4. Tác nhân O3/UV

THỰC NGHIỆM PHÂN HỦY CYPERMETHRIN

13 of 32

NỘI DUNG TRÌNH BÀY

Kết quả- Bàn luận

14 of 32

Kết quả khảo sát quy trình phân tích Cypermethrin bằng HPLC

KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CYPERMETHRIN

Tổng diện tích của Cypermethrin tuyến tính với nồng độ với độ tuyến tính cao R2=0.999

15 of 32

HIỆU SUẤT PHÂN HỦY CYPERMETHRIN

Tác nhân Ozone

Tác nhân UV

Tác nhân Peroxone

Tác nhân Ozone/UV

16 of 32

ĐỘNG HỌC QT PHÂN HỦY CYPERMETHRIN

Tác nhân Ozone

Tác nhân Peroxone

Tác nhân UV

Tác nhân Ozone/UV

Sự phân hủy Cypermethrin tuân theo động học bậc 1 trong 20 phút đầu

17 of 32

HIỆU SUẤT PHÂN HỦY CYPERMETHRIN

Trong 5 phút đầu

  • Cypermethrin bị phân hủy chính bởi UV + các gốc tự do (ozone)
  • Hệ tồn tại 3 loại tác nhân phân hủy: H2O2, O3, UV

Cypermethrin bị phân hủy mạnh bởi UV

Sau đó: H2O2 sinh ra nhiều trở thành chất ức chế

18 of 32

HIỆU SUẤT PHÂN HỦY CYPERMETHRIN

  • Trong phản ứng ozone, quá trình phân hủy chủ yếu là do phản ứng trực tiếp với ozone.
  • H2O2 làm cho O3 phân hủy càng nhiều, lượng OH càng nhiều

Hiệu suất quá trình O3< Hiệu suất quá trình Peroxone

19 of 32

Sản phẩm phân hủy của Cypermethrin

39515-51-0: 3-phenoxy benzaldehyde

2215-77-2: 4- phenoxy benzoic acid

Sắc ký đồ 2 chất 39515-51-0 và 2215-77-2 (7.5µM)

20 of 32

Sản phẩm phân hủy của Cypermethrin

3-phenoxy benzaldehyde

Tác nhân ozone (0.6L/phút)

Cypermethrin

Tác nhân Peroxone ([H2O2]=19.6µM)

Tác nhân ozone/UV

21 of 32

NỘI DUNG TRÌNH BÀY

Kiến nghị

Kết luận

22 of 32

KẾT LUẬN

  • Các quá trình oxy hóa nâng cao đều cho hiệu suất phân hủy cao (>97% trong 60 phút) và tuân theo động học phản ứng bậc 1.
  • Một số sản phẩm sinh ra trong quá trình phân hủy có thể tiếp tục bị phân hủy hoàn toàn bằng chính tác nhân ấy.
  • Đã xác định được 1 trong những sản phẩm phân hủy Cypermethrin là 3-phenoxy benzaldehyde
  • Với cùng lượng thể tích và thời gian phân hủy, sự phân hủy bằng UV và O3/UV tốt hơn tác nhân O3 và Peroxone.

23 of 32

KIẾN NGHỊ

  • Nghiên cứu ảnh hưởng của pH, các ion Ca2+, Mg2+, carbonate và bicarbonate đến quá trình phân hủy Cypermethrin.
  • Xác định nồng độ peroxide và ozone trong dung dịch theo thời gian phản ứng.
  • Cần chọn loại đèn có công suất nhỏ hơn để nghiên cứu và giải thích rõ hơn ảnh hưởng của quá trình oxi hóa nâng cao.
  • Cần kết hợp phân tích sản phẩm phân hủy bằng các thiết bị khác (LC-MS hay GC-MS, NMR,...) để xác định các chất này.
  • Cần kết hợp với quá trình phân hủy khác để xử lý triệt để và thu được nguồn nước sạch.

24 of 32

CÁM ƠN QUÝ THẦY CÔ

25 of 32

PHỔ UV CỦA SẢN PHẨM PHÂN HỦY

I (RT=4.2 phút)

II (RT=5.6 phút)

26 of 32

PHỔ UV CỦA SẢN PHẨM PHÂN HỦY

III (RT=9.8 phút)

IV (RT=13.8 và 14.9 phút)

27 of 32

V (RT=6.6 phút)

PHỔ UV CỦA SẢN PHẨM PHÂN HỦY

28 of 32

29 of 32

TIA UV

Ưu điểm:

  • Ít tạo sản phẩm phụ
  • Hiệu quả xử lý cao

Dãy bước sóng ánh sáng tử ngoại

Ứng dụng trong xử lý chất thải lần đầu năm 1906.

30 of 32

HO2- + H+ 🡪 H2O2 (k=5 x 1010 M-1s-1)

O3 + HO2- 🡪 HO2 + O3- • (k=2.2 x 106 M-1s-1)

HIỆU SUẤT PHÂN HỦY CYPERMETHRIN

31 of 32

SỰ PHÂN HỦY CYPERMETHRIN

Cypermethrin

3-phenoxy benzaldehyde

32 of 32

OZONE

Được Christian F.Schonbein phát hiện năm 1840

Cấu trúc phân tử Ozone

Cơ chế phản ứng:

PƯ trực tiếp

PƯ gián tiếp (có sự tạo thành OH)

Ứng dụng: xử lý chất thải, chất có mùi, màu...